Автор: Самылин Н.А. Золотко А.А. Починок В.В.
Теги: обогащение минерального сырья полезные ископаемые минеральное сырье
Год: 1976
Текст
Н.А.САМЫЛИН, А.А.ЗОЛОТКО, В.В.ПОЧИНОК
ОТСАДКА
МОСКВА «II Е Д Р А» 197В
УДК 622.762.001.5
Самылип Н. А., Золотко А. А., Починок В. В. Отсадка. М.,
«Недра», 1976, 320 с.
В книге рассмотрено современное состояние теории и практики
отсадки различных полезных ископаемых. Приведены анализ
критериев и параметров, применяемых для оценки отсадки, и
технико-экономическое сравнение ее с другими гравитационными
процессами обогащения. Описаны известные конструкции отса
дочных машин, их основные узлы и вспомогательное оборудование.
Даны анализ факторов, влияющих на процесс, определение опти-
мальных технологических и гидродинамических режимов, практп
ческие рекомендации по повышению технологической и экономи-
ческой эффективности обогащения полезных ископаемых этим
методом, а также указания по обслуживанию отсадочных машин
на обогатительных фабриках.
Книга рассчитана на широкий круг инженерно-технических
работников обогатительных фабрик, проектных и научно-исследо-
вательских организаций, а также может быть полезна студентам
горных вузов и учащимся техникумов.
Табл. 69, ил. 148, список лит. — 177 пазв.
„ 30706—012
-043(01)—76
313—76
С Издательство «Недра», 1976
ОГЛАВЛЕНИЕ
111»1 условие ...................................................... 5
I л и и a I. Отсадка в схемах обогащения полезных ископаемых ... 7
1. Область применения отсадки .............................. 7
2. Сравнение отсадки с другими процессами обогащения ... 13
I л а в а II. Теоретические основы отсадки......................... 25
1. Теоретические модели отсадки........................... 28
2. Механизм разрыхления постели отсадочных машин .... 615
3. Механизм действия искусственной постели............ . 87
I л и в а III. Теоретические основы гидродинамики и моделирования
отсадочных машин .................................................. 99
1. Уравнения колебательного движения систем воздух —
вода — твердое в отсадочной машине....................... 100
2. Гидродинамическое моделирование отсадочной машины 1(16
3. Расчет основных элементов отсадочной машины . . . 111
I лава IV. Отсадочные машины ..................................... 120
1. Отсадочные машины с воздушным приводом (воздушно-
пульсацпонпые) .......................................... 121
2. Диафрагмовые отсадочные машины........................ 139
3. Отсадочные машины с конусными пульсаторами............ 142
4. Некоторые конструкции отсадочных машин, применяемых
в зарубежной практике ................................... 146
I л а в а V. Конструкция основных узлов отсадочных машин .... 155
1. Корпус отсадочной машпны........................ 156
2. Отсадочное решото ................................... 1(52
3. Воздушные пульсаторы ................................. 165
4. Разгрузочные устройства тяжелых продуктов отсадки . 179
5. Другие конструктивные элементы отсадочных машин . 199
6. Направления автоматизации отсадочных машин .... 203
I лава VI. Вспомогательное оборудование к отсадочным машинам 206
1. Загрузка н обесшламливаппе исходного материала .... 206
2. Воздухоснабжепие отсадочных машип..................... 222
3. Водоснабжение отсадочных машин ....................... 226
1* 3
Глава VII. Технологические параметры отсадки..................... 230
1. Технологическая эффективность ................... 230
2. Крупность и гранулометрический состав................ 238
3. Фракционный состав ................................. 246
4. Удельная нагрузка .............................. ... 2;»3
5. Режим пульсаций ..................................... 262
6. Подрететная вода .................................... 267
7. Способ разгрузки тяжелых продуктов................... 273
Глава VIII. Схемы и режимы отсадки............................... 285
1. Схемы отсадки при обогащении углей и антрацитов .... 285
2. Схемы отсадки при обогащении руд..................... 288
3. Режимы отсадки при обогащении углей.................. 294
4. Режимы отсадки при обогащении антрацитов............. 301
5. Режимы отсадки при обогащении руд.................... 302
307
Заключение .....................................................
Список литературы ............................................... 310
ПРЕДИСЛОВИЕ
Гидравлическая отсадка занимает одно из ведущих мест в техно-
логии обогащения различных полезных ископаемых как процесс,
обеспечивающий эффективное разделение минеральных смесей при
о|иосительно низких материальных, трудовых и энергетических
затратах.
По прогнозным оценкам отсадка не исчерпывает свои технологи-
ческие возможности достигнутым уровнем и наравне со многими
прогрессивными процессами сохраняет перспективу дальнейшего
развития. Об этом свидетельствуют широко проводимые и дающие
положительный результат работы по совершенствованию технологии,
конструкций отсадочных машин и вспомогательного оборудо-
вания.
Отсадка представляет собой специфическую область в научных
исследованиях и практике обогащения полезных ископаемых. Ch-
i’ гематизировапное изложение всех фактических сведений и направле-
ний развития данного процесса уже невозможно осуществить в объ-
еме одного раздела при описании всех гравитационных методов обо-
гащения, как это обычно практиковалось.
Настоящая монография ставит своей целью по возможности полно
п разносторонне осветить отсадку в прикладных и теоретических
пснектах, включая се практическое применение для обогащения
различных видов полезных ископаемых, особенно углей, где по абсо-
лютному объему и долевому участию отсадка занимает ведущее место.
Зарубежная практика отсадки изложена в форме сопоставления
с отечественным опытом Giv«MKn углем. Принимать последний в Kige-
l’ rue базиса позволяет наличие в распоряжении авторов обширного
фактического материала о работе отсадочных машип па углеобогати-
(е.п.ных фабриках Донецкого бассейна, где совершенствование тех-
ники и технологии отсадки происходит особенно интенсивно.
При написании книги использованы материалы УкрНИИуглеобо-
.... ИОТТ, КузНИПуглеобогащения, Гипромашуглеобогаще-
uuii, Гипромашобогащепия, институтов Механобр, Мехапобрчермет,
5
УХИН, труды вузов и других организаций, ведущих работы в области
отсадки.
Авторы с благодарностью отмечают участие в исследованиях
и подготовке отдельных материалов для книги канд. техн, наук
Л. Л. Знаменского, инженеров И. Т. Ярмутина, В. Ф. Барановского,
И. М. Братишко, Л. Д. Золотко, Г. А. Подзубанова.
Авторы благодарны также рецензенту книги канд. техн,
наук Л. Г. Подкосову за ценные рекомендации, способствовавшие
улучшению качества рукописи.
Глава I
ОТСАДКА В СХЕМАХ ОБОГАЩЕНИЯ
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОТСАДКИ
< )дной из наиболее существенных особенностей отсадки как техно-
...и ческой операции является формирование в процессе разделения
« шеи из минеральных зерен с определенным диапазоном плотностей.
При прочих равных условиях (шкала классификации, плотность
разделения, удельная нагрузка) эффективность отсадки тем выше,
чем крупнее зерна разделяемого материала и чем больше его отдель-
ные компоненты различаются по плотности. Этим обусловлено пре-
имущественное распространение данного процесса при обогащении
тех пидов полезных ископаемых, которые содержат свободные полез-
ные компоненты или сростки и не требуют тонкого измельчения перед
<нсадкой (угли, горючие сланцы, марганцевые руды некоторых место-
рождений), а также при обогащении минеральных смесей, в которых
разность плотностей разделяемых компонентов значительная (руды
россыпных месторождений редких и цветных металлов).
Применимость отсадки для обогащения того или иного сырья
существенно зависит и от экономических факторов. Так, для углей
и сланцев нри их относительной дешевизне важно соизмерять за-
траты на обогащение со стоимостью исходного сырья. В данном слу-
чае отсадка получает преимущество как недорогой по капитальным
и эксплуатационным затратам процесс.
В практике обогащения полезных ископаемых отсадка получила
штьма широкое применение как по диапазону исходных характери-
стпк обогащаемого сырья, так и по объемам его переработки.
Область применения отсадки (табл. 1) охватывает минеральное
сырье по плотности извлекаемых компонентов от 1200 до 15 600 кг/м3,
по разности плотностей полезного компонента и пустой породы от 300
щ 13 000 кг/м3 и по крупности обогащаемого материала от 0,05 до
250 мм.
К. А. Разумов (1001 систематизирует руды по применимости для
них той или иной типовой схемы обогащения. В дальнейшем более
детально будут рассмотрены только те руды, для обогащения которых
можно применять отсадку.
Руды черных металлов. Отсадка применима при обо-
гащении руд, в которых пустая порода представлена глиной, песком,
। равием, щебнем, а полезные минералы свободны или частично нахо-
дятся в сростках. Такими являются марганцевые руды Чиатурского
месторождения, содержащие псиломелан, манганит, пиролюзит.
7
Область применения отсадки
Таблица 1
Виды полезных ископаемых, минерал Плотность полезного компонента, кг/м8 Крупность материала, обогащаемого отсадкой, мм Альтернативные процессы
Руды черных ме- таллов бурые железняки . . 3500 3 50 Промывка на шлюзах
мартит 5330 (узкими классами) 3 50 То же
псиломелан .... 4200 (узкими классами) 0,2-50 Сепарация в тяжелых
манганит 4300 (узкими классами) 0,2-50 суспензиях То же
пиролюзит .... 4820 (узкими классами) 0,2—50 » »
магнетито-гематито- вые и магнетито- мартитовые . . . 5200 (узкими классами) 0,5—1,0 Магнитная сепарация
Россыпные руды касситерит, вольфра мит, танталит, нио- бит 6000—8000 0,05—25 Промывка па шлюзах
тптано-циркониевые и ториевые .... 4200—5200 (узкими классами) 0,05—25 и в винтовых сепараторах То же
золото и платина До 15 600 (узкими классами) 0,05—25
алмазы 3500 (узкими классами) 0,05—25 » »
Коренные руды вольфрамит, касси- терит 7350—6950 (узкими классами) 0,3—6 Промывка на шлюзах,
Угли каменные До 1500 (узкими классами) 0,5- концентрация па столах Обогащение в суснгп
антрацит До 1800— 2000 До 2000— 13 (10) 13 (10)- 100 (250) 13—100 (250) знойных циклонах, па концентрацн(ишы х ст<>ла к Сепарация в тяжелых суспензиях То же
Горючие сланцы 25—150 » »
2200
8
Схема обогащения такой руды (рис. 1) предусматривает применение
отсадки в качестве основной и контрольной операции в сочетании
с электромагнитной сепарацией.
Для магнетито-гематитовых и магнетито-мартитовых руд, обла-
дающих выраженными магнитными свойствами, применение магнит-
ной сепарации является более эффективным в сравнении с отсадкой.
Руда
Дробление
| 0-!5нм
Проныдка
| Шлоны
классификация
Пески СлиЬ
Руда
Грохочение
I 10~15м* I Z~!0mm
Отсадка Отсадка Отсадка
Концен- Отходы
трат
Пром-
продукт
Концен-
трат
Концен
трат
Отходы
Отходы
Пром-
продукт
Гуда
I
измельчение
\о.5~3мм
измельчение
^ОЗмм
Классификация
| С /н«
магнитная сепарация
[Концен
\mpam
Отходы
| 0 0.5мм
магнитная се
парация
Отходы
Концен-
трат
Отсадка
Концен- Отходы\
трат п w
Пром- ’
Грохочение
>3мну0~3mm
ДроЬление
продукт
Концентрат
I сорта
На электромагнит
нут сепораиит
Классифи-
кация^
>0.5 мм
0 0,5мм
Сгущение
Сгущенный I слиб'
продукт I
Отсадка
Концен-
На магнитную трат
сепарацию
классификация
>0.5нм
0-0;
Отходы
Промпро-
дукт
Отходы
на концентрацию
Рис. 1. Схема обогащения марган-
цевых руд
Рис. 2. Схема обогащения железной
руды на Оленегорском ГОК
В отдельных случаях (например, в условиях Оленегорского горпо-
обогатителыюго комбината) для переобогащения немагнитных отхо-
дов первичной магнитной сепарации крупных классов руды приме-
няется отсадка (рис. 2).
Россыпные руды обычно содержат полезные минералы
в свободном состоянии, что позволяет применять в основном цикле
гравитационные методы обогащения: промывку па шлюзах, обогаще-
ние на винтовых сепараторах. Место отсадки в технологических схе-
мах обогащения россыпных руд — перед шлюзами или на переобо-
гащении отходов, получаемых при промывке на шлюзах (рис. 3).
При содержании в песках полезных минералов плотностью более
6000—6500 кг/м3 отсадкой эффективно извлекаются округлые зерна
крупностью до 40—60 мкм (касситерит, колумбит, вольфрамит, тан-
талит, ниобит). Минералы плотностью 4200—5200 кг/м3 (титановые,
У
Руда
Промь! в на
>25нм I 0
Отсадка
Отсадка
Отходы
Отходы
Концен-
трат
Отходы
Рис. 3.
На концен-
трации
Надрешет-
ный. кон-
центрат
Подрешет-
ный кон-
центрат
В доводку
Схема обогащения рос
сыпей
циркониевые и ториево-редкоземельные) имеют более высокий
предел крупности зерен, эффективно обогащаемых при отсадке
(до 100 мкм).
Высокая эффективность отсадки достигается при обогащении
золотоносных песков и алмазных россыпей благодаря высокой раз-
нице в плотностях полезного
компонента и пустой породы.
Вольфрамовые и оло-
вянные руды коренных
месторождений, имеющие
крупновкрапленную структуру и
плотность около 7000 кг/м3, обо-
гащают по многостадийным схе-
мам с последовательным раскры-
тием сростков. По данным К. А. Ра-
зумова [100|, отсадка в таких
схемах может применяться на
всех стадиях для обогащения
зернистых продуктов (рис. 4).
Конечный концентрат при отсадке
получают только па первой ста-
дии. На последующих стадиях
обогащения получаемые при отсадке концентраты переобогащагот
на концентрационных столах. Отходы отсадки па первых стадиях
подвергаются измельчению, гидравлической классификации и по-
следующему переобогащению отсадкой. На заключительной стадии
выделяют конечные отходы. Конкурирующими процессами для
отсадки при обогащении коренных руд являются промывка па
шлюзах и концентрация на столах.
Уголь и горючие сланцы. Преимущества отсадки как
экономичного, простого в осуществлении и эффективного метода обо-
гащения особенно полно раскрываются в схемах обогащения углей.
Удельное участие этого процесса в мировом масштабе достигает
40%. В СССР около 50% углей обогащают отсадкой, а в отдельных
странах более 60% (Япония, Польша).
Отсадка применяется для получения концентратов коксующихся
углей, а также для обогащения антрацитов, углей энергетического
назначения и горючих сланцев.
Классическая схема отсадки (рис. 5) предусматривает обогаще-
ние угля крупностью более 0,5 мм двумя машинными классами
и применение контрольной отсадки для иереобогащения промпро-
дукта Другие часто встречающиеся схемы с отсадкой угля отли-
чаются от классической схемы отсутствием контрольной операции
и выделением конечного промпродукта (энергетического топлива)
непосредственно и отсадочных машинах основного цикла или обога-
щением угля отсадкой без разделения на классы (в неклассифици-
рованном виде), а также с отделением только шлама 0—0,5 мм или
сухого отсева 0 6 мм (отсадка широко классифицированного угля).
10
Начиная с 50-х годов на отечественных углеобогатитель-
ных фабриках для обогащения угля класса 13—100 мм (иногда
с расширением пределов крупности до 6—250 мм) все более широко
применяется тяжелосредная сепарация. Это ограничивает область
применения отсадки и вместе с тем стимулирует работы по ее
интенсификации.
I
Дробление Во В мм
г ?
Грохочение_____
2-6мм |
Отсадка
0~2мм
Концентрат
0~2мм
| / “Z мм
Отсадка
Отходы
Концен- Г
трат |
Концентрация
I Кон-
центрат
Отходы'-
Пром-
продукт
Отсадка
Концен
трат
11 Отходы
На концент
рацию
Измельчение до 2 мм
Грохочение
| ? Zmm
Гидравлическая классификация
Отсадка
I
стадия
02 0,5 0,074-0,7 U 0 074
мм
концентрат
-----т Отходы
На концентра-
цию
Концентрация
II
стадия
Концен-
трат
Пром-
ародукт
Измельчение
до 0,5мм
Гцдоаблическая классификация
0.30,5^
Отсадка
Концен-
трат
0.15 ~ 0,3 0.0 74 -0,15 L
0-0,074
' ' ’' мм
На концентрацию
111 стадия
Отходы
На концент-
рацию
Шламы на
шлюзы
Рис. 4. Схема обогащения руд коренных месторождений
В практике обогащения эффективно применяют отсадку:
для крупных (более 10 (13) мм] классов углей и антрацитов легкой
и средней обогатимости, если содержание породных фракций 1
1 Для каменных углей — фракций плотностью более 1800 кг/м3, для антра-
цитов — более 2000 кг/м3.
11
в них не превышает 30—35%. При большем содержании породы,
а также при трудной и весьма трудной обогатимости получает пре-
имущество обогащение крупных классов углей и антрацитов в тяже-
лых средах;
для мелких (0,5—13 или 0,5—10 мм) классов углей и антрацитов.
По опыту ряда зарубежных стран при весьма трудной обогатимости
^>100 мм
Дробление
Уголь
I
Грохочение
0-Ю0мм
13~Ю0мм |
Отсадка
Грохочение
Концентрат
Дробление
Пром
продукт ,
1 Отходы
| 043мм
Обесшламливание
0-^.5мм |
На флота-
цию
0,5 * 13 мм
Отсадка
0-13мм
концентрат
Отходы
Промпро
дукт
----------!
Концентрат
Отсадка
| Промпродукт |
I Отходы
Рис. 5. Схема обогащения угля методом отсадки
и высокой дефицитности углей экономические преимущества имеет
обогащение мелких классов в тяжелосредных гидроциклопах.
Тяжелосредные гидроциклоны могут конкурировать с отсадоч-
ными машинами и при персобогащении первичного промпродукта
в схемах обогащения трудпообогатимых коксующихся углей, осо-
бенно, когда назначением контрольной операции является сниже-
ние содержания серы в концентрате. В большинстве же случаев
отсадка является достаточно эффективной, экономичной и поэтому
широко распространенной операцией.
В схемах обогащения горючих сланцев отсадка применяется для
обогащения крупных классов (25—150 мм). Так, в схеме обогати-
тельной фабрики при шахте «Ахтме» объединения «Союзсланец»
в отсадочных машинах обогащается сланец класса 25—125 мм с выде-
лением двух- конечных продуктов -— концентрата и породы при плот-
ности разделения 2000 кг/мя.
12
к
Конкурирующим процессом для сравнимых условий является
тяжелосредная сепарация.
Широкий диапазон условий эффективного применения отсадки
при обогащении углей характеризует ее как процесс, имеющий в дан-
ных условиях существенные преимущества перед другими процессами
аналогичного назначения.
2. СРАВНЕНИЕ ОТСАДКИ С ДРУГИМИ ПРОЦЕССАМИ ОБОГАЩЕНИЯ
Сравнение отсадки с другими процессами обогащения углей про-
изведено в работе |119], где сформулированы и проанализированы
главные преимущества отсадки: универсальность, высокая производи-
тельность, производственная простота, технологическая эффектив-
ность, экономичность.
Применительно к другим видам полезных ископаемых будет
более правомерным сравнивать отсадку только с гравитационными
методами обогащения. А так как технологическая и экономическая
эффективность обогащения для каждого вида обогащаемого сырья
имеет свою вполне определенную специфику, то общее сравнение
возможно только по признакам универсальности и простоты тех-
нологии.
Что же касается производительности, технологической эффектив-
ности и экономичности, то зти достоинства отсадки могут быть про-
иллюстрированы на примере обогащения углей, где по данному во-
просу накоплен достаточно представительный исследовательский
материал. Для других условий применения отсадки ее оценка по этим
показателям может иметь лишь качественный характер, учитывая,
что названные преимущества отсадки больше обусловлены специфи-
кой угля и лишь отчасти присущи самому процессу.
Универсальное? ь. Сравнение области практического
применения отсадки и других методов гравитационного обогащения
(табл. 2) показывает, что по диапазону крупности обогащаемого
материала отсадка уступает лишь тяжелосредиой сепарации, а по
диапазону плотностей разделяемых компонентов с ней могут сравни-
ваться только концентрация на столах, обогащение иавпцтовых сепа-
раторах и шлюзах.
В табл. 2 приведены наиболее характерные условия использова-
ния гравитационных методов обогащения, подтверждаемые устойчи-
вой работой отечественных обогатительных фабрик. Относятся
к исключениям, например, работа пневматических сепараторов
ОСП-100 па углях крупностью до 100 мм, обогащение угля крупно-
стью до 38 мм в гидроциклонах и па концентрационных столах на
некоторых фабриках США, Японии, Южной Родезии, применение
тяжелое родных сепараторов для обогащения угля с нижним преде-
лом крупности 3 мм (Франция).
Аналогично принят характерный для отечественной практики
диапазон плотностей полезных ископаемых, обогащаемых тем или
иным методом. Гсрхвгй предел плотности, который практически не
1>
Таблица 2
Область применения гравитационных методов обогащения
Метод обогащения К рупность мм Плотность, кг/м3
мини- мальная макси- мальная мини- мальная макси- мальная
Отсадка 0,074 250 1200 15 600
Концентрация на столах 0,074 13 1200 15 600
Тяя>елосредиая сепарация Обогащение: 6,0 300 1200 5 200
в гидроциклонах . . 0,074 20 1200 8 000
па шлюзах . . ... 0,045 30 2500 15 600
в винтовых сепараторах .... 0,045 16 2500 15 600
в моечных желобах 6,0 100 1200 2 500
в шнековых сепараторах ..... 6,0 50 1200 2 500
Гидроклассификация 0,074 2 2500 4 200
Пневматическая отсадка ... 1,0 25 1100 2 500
Пневматическая сепарация 6,0 75 1100 2 500
ограничивается возможностями самих процессов, обусловлен обще-
принятыми условиями их применения.
Универсальность отсадки можно оценить и по ряду других при-
внаков: разнообразию условий применения отсадки в схемах обога-
щения (первичное и контрольное обогащение, обогащение с выделе-
нием конечных продуктов в одну стадию); возможности выпуска
нескольких кондиционных продуктов (от двух до четырех), широкому
диапазону фракционного состава исходного материала, его обога-
тимости.
Определенное преимущество отсадке как универсальному про-
цессу придает сравнительно невысокая чувствительность ее к коле-
банию гранулометрического и вещественного состава обогащаемого
сырья. Например, в сравнении с показателями отсадки показатели
тяжелосредной сепарации более существенно зависят от содержания
мелочи в исходном материале. К изменению плотности питания более
чувствительны гидроклассификация и обогащение в винтовых сепара-
торах, к изменению нагрузки — обогащение в гидроциклонах.
Простота технологии. Для каждого процесса обога-
щения характерно свое сочетание основного и вспомогательного обо-
рудования. обеспечивающее нормальные технологические функции
оспенного аппарата. Минимально необходимое количество оборудо-
iiinnin, комплектуемого с одним обогатительным аппаратом, может
харакге pii.ion.rib простоту применяемой технологии.
Сравнение отсадки с другими гравитационными методами обога-
щения по признаку простоты технологии требует некоторых допу-
щений.
Во-первых, не должна соизмеряться производительность основных
аппаратов. При ее значительном различии, например, для гидроцик-
лона u отсадочной машины, число единиц оборудования в схемах
ранной производительности резко отличается не вследствие особен-
ное ген технологии, а вследствие наличия параллельных потоков.
Во-вторых, нецелесообразно учитывать количество получаемых
при обогащении продуктов, так как зто ставит рассматриваемые
процессы в зависимость от
специфических потреби-
тельских требований. Так,
для получения трех про-
дуктов требуется после-
довательная установка
двух тяжелосредных сепа-
раторов, тогда как при от-
садке три и даже четыре
продукта могут быть по-
лучены в одной машине,
а на концентрационных
столах одновременно мо
жет быть получено произ-
вольное количество про
дуктов.
В-третьих, к рассмот-
рению можно принимать
только комплекс опера-
ций, непосредственно свя
заппых с основным про
цессом, с тем, чтобы слож-
ность или несовершенство
смежных участков техно-
логии по повлияло на
о; цч । ку тех 11 ол о гической
простоты или сложности
данного процесса. С этих
позиций представляется
правильным не учитывать
в схемах тяжелое родного
обогащения многоопера-
циопный узел отмывки
утяжелителя, а в схемах
обогащения па шлюзах не
Рис. 6. Технологический комплекс отсадки:
J - отсадочная машина; 2 — элеваторы; 3 — бак
оборотной воды; 4 — воздуходувка; 5 — аумпф обо-
ротной воды; 6 — насос
Рис. 7. Технологический комплекс обогаще-
ния на шлюзах:
рассматривать операции,
связанные с регенерацией
1 шлюз; 2— привод; 3— бак питания; 4— зумпф
питания; 5,7— насосы; 6—зумпф концентрата;
8 — зумпф смывной воды
тканевого покрытия. 13 тех-
нологический комплекс включается минимальный комплект тех-
нологического, транспортного и энергетического оборудования, необ-
ходимого для осуществления данного процесса.
Отсадка в сравнении с другими процессами занимает промежу-
точное положение по суммарному количеству единиц оборудования
15
(табл. 3), которое косвенно характеризует степень производственной
сложности применяемой технологии.
Примерно на одном уровне сложности с отсадкой (рис. 6) нахо-
дятся обогащение на шлюзах (рис. 7) и пневматическое обогащение
(рис. 8). Сепарация и отсадка в воздушной среде в данном случае
не имеет существенных различий.
Рис. 8. Технологически!! комплекс пневматической сепарации:
1 — сепаратор; 2 —зонт вытяжной; 3 — вентилятор технологический; 4,5 — батарейцы
гидроциклоны; 6 — водяной ценный пылеуловитель; 7 — вентилятор отсасывающий
Тай л и ц а 3
Минимальная потребность в оборудовании для технологических
комплексов гравитационных методов обогащения
Метод обогащения
Отсадки...........................
Концен грнция па столах . . .
Тяжелое рцдипя генерация . .
ОбопИЦепне и | идроциклоиах
1)Гн>ГП1Ц<*Н1Н' 1111 111Л1О.П1Х . . .
()|><1Гн>Ц| ши и пин loin,ах lennpa
TopllX .........................
(tool ицешк II моечных Ы'лоопх
I пдрокл.н < пфнкацпя
J 1пе11Мат11Ч1Ч'Кое обогащение
Число единиц оборудования
Рис. 9. Тс.хполо! пческип комплекс обо-
гащения в тяжелосредных циклопах:
1 — воронка питания; 2 — циклон обогатитель-
ный; 3, 6, 7, 10, 12 — насосы; 4 — зумпф оборот-
ной воды; 5—зумпф питания; 13 — размагни-
чивающий аппарат; 14 — электромагнитные
сепараторы; 15 — авторегулятор плотности су-
спензии
Более проста технология концентрации на столах, обогащения
пи пинтовых сепараторах и гидроклассификация, не требующая
< шциальпой подготовки среды, как обогащение в тяжелых средах,
или принудительного воздействия на нее, как при отсадке.
Повышенная сложность технологии обогащения в моечных жело-
»<ix обусловлена ее низкой эффективностью, не позволяющей полу-
чить кондиционные продукты
и одну стадию и требующей,
как правило, установки двух
/Колобов последовательно.
Технология обогащения
и тяжелых средах отличает-
ся наибольшей сложностью
вследствие необходимости
применять параллельно с
основным процессом ком
плекс операций по подгото-
вке, регенерации и конди-
ционированию суспензии.
Схемы тяжелое редного обога-
щения крупных классов
угля в сепараторах и мелких
классов в гидроциклопах
принципиально не разли-
чаются между собой по
сложности. Но гидроциклоны
требуют стабилизации напо-
ра пульпы перед ее посту
плепием в гидроциклоны, что связано с примененном дополни-
тельного оборудования (рис. 9).
В непосредственной связи с простотой технологии находится
малопоточпость, т. е. возможность применения минимального коли-
чества параллельно устанавливаемых аппаратов. По данному усло-
вию отсадка обладает значительным преимуществом по сравнению
с концентрационными столами, гидроциклонами, шлюзами, винто-
выми сепараторами и гидравлическими классификаторами.
Однако данное преимущество является функцией производитель-
ности, что следует рассматривать самостоятельно.
Производительность. Практика обогащения углей
показывает, что рабочая площадь отсадочных машин может быть уве-
личена до 48 м2, как у сдвоенных машин «Батак» (ФРГ) и «Мак-
Нслли-Джайент» (США). Аналогичные перспективы увеличения
абсолютной производительности имеют лишь тяжелосрсдиые сепара-
торы. У некоторых конструкций сепараторов уже в настоящее время
ширина ванны доведена до 5м, а производительность — до 500—600 т ч
(«Дрюбой», «Теска»).
Рост производительности концентрационных столов связан с проб-
лемой создания многоценных и многоярусных конструкций по типу
2 Заказ 375
17
столов ЯСК-2 и СКПМ-6. Стол СКПМ-6 имеет суммарную площадь
дек 36,6 м2. Дальнейшее увеличение площади дек и их числа связано
с решением задач по равномерному распределению нагрузки на
каждую деку и уравновешиванию значительных колеблющихся
масс.
Увеличение производительности обогатительных гидроциклопов
и винтовых сепараторов ограничено тем, что увеличение их геометри-
ческих размеров сверх некоторого предела может привести к наруше-
нию физических основ самого процесса.
Сравнение удельной производительности аппаратов для отсадки
и удельной производительности аппаратов для других процессов
затруднено рядом обстоятельств. В общем случае удельная произво-
дительность зависит от вида обогащаемого материала, пределов его
крупности и плотности, обогатимости, принятой схемi.i обогащения
и требуемой точности разделения.
Так, для углей и руд существуют свои оптимальные пределы круп-
ности при обогащении отсадкой. Естественно, что при отсадке топко-
измельченных руд (0,05—2 мм) удельная производительность машин
нс превышает 1—3 т (ч-ма), тогда как при обогащении крупных клас-
сов угля (13—100 мм) удельная производительность при отсадке до-
стигает 20т/(ч-м2). Высокая плотность полезного компонента при
обогащении золотоносных россыпей (до 19 000 кг/м3) позволяет до-
стичь удельную производительность отсадочных машин 50т/(ч-м2)
и более, даже при относительно топком измельчении исходного мате-
риала [96, 122|. Зависимость удельной производительности от при-
нятой схемы отсадки можно иллюстрировать примерами из рудной
и угольной практики. Так, при получении грубых оловяппо-нольфра-
мовых концентратов удельная производительность отсадочных машин
может составлять 10—20т/(ч-м2), а для получения конечного концен-
трата необходимо снизить удельные нагрузки до 5—7 т/(ч-м2) |149|.
При отсадке угля класса 0,5—13 мм с выделением окончательного
иромпродукта удельная нагрузка не должна превышать 6—7 т/(ч-№),
а при выделении промпродукта для последующего лереобогащения
удельная нагрузка может быть удвоена. Пердобогащепие промлро-
дукта в контрольных отсадочных машинах осуществляется при удель-
ных нагрузках 3—4т(ч-м2) |3|.
Таким образом, влияние множества факторов не позволяет произ-
вести прямое сравнение отсадки и других методов обогащения по
удельной производительности. Отсутствует также вид минерального
сырья, дли обогащения которого применялись бы все известные гра-
витационные методы.
Петому пре ц 1.|пл»н“тся допустимой сравнительная опенка удель-
ной произво urie и,пости отсадочных машин на примере угля. Из всех
упомянутых 11ЫШС гранигацнонны\ методов практика обогащения
угля не использует только пинтовые сепараторы и шлюзы. Гидро-
классификация применяется в у глеобо) ащении для отделения тонких
шламов от средне- и мелкозернистых продуктов, что не может слу-
жить основанием для сравнения данного метода с отсадкой.
13
Таблица 4
Сравнение производительности обогатительных аппаратов
ио основным гравитационным методам обогащения углей
Аппарат Абсолютная производи- тельность, т/ч Удельная производи- тельность, т/ч Пр оиз вод и тел ь- ность, т/ч
сред- няя макси- маль- ная сред- няя макси- маль- ная на 1 мг производ- ственной площади на 1 м® объема машины
Отсадочная машина 175 (500 12 | 30 (па едини- цу площа- ди сита, м2) 12 2,6
Концентрационный стол .... Тяжелос]юд|1ый сепаратор (колес- 12 40 1,3 | 2,4 (па едини цу площа- ди деки, м2) 1,7 1,5
111.1 Й) Тяжелое [юдиый гидроциклон 120 35 151)0 80 70 | 120 (на едини цу ширины ванны, м) 7,7 45 1,7 80
Моечные желоба 80 130 1,3 | 1,7 (на едини цу ширины желоба, м) 3,5 0,8
Пневматический сепаратор . . . .70 150 '• | 9 (на едини- цу площа- ди деки, м2) 2,8 0,4
Пневматическая отсадочная машина 40 80 8,5 | 13,5 (на едини- цу площа- ди сита, м2) 8,6 2,1
Произведен ног при оговоренных условиях сравнение (табл. 4)
характеризует отсадку как процесс, который в современном аппара-
турном оснащении обладает преимуществами в абсолютной и удель-
ной производительности по сравнению с большинством известных
процессов, применяемых в аналогичных условиях.
Технологическая эффективность. В связи
с тем, что эффективность обогащения не может рассматриваться
в отрыве от характеристик обогащаемого сырья, и в связи с тем, что
практика углеобогащения располагает достаточным опытным мате-
риалом по отсадке и другим методам гравитационного обогащения,
можно использовать в качестве примера обогащение углей.
В практике обогащения руд качество продуктов определяется
содержанием в лих полезного компонента, при обогащении слан-
цев — теплотой сгорания, а при обогащении углей — содержанием
•)»
10
негорючих примесей (зольностью). Наиболее общим показателем
эффективности для большинства видов полезных ископаемых и боль-
’ шинства методов обогащения является извлечение полезного компо-
нента (металла, горючей массы и т. д.) в концентрат. Но зависимость
этого показателя от минералого-петрографической характеристики
и обогатимости исходного материала затрудняет его использование
для объективного сравнения различных методов гравитационного
обогащения. Не дает однозначного показателя и применяемый на
практике метод оценки эффективности гравитационного обогащения
по фракционному анализу продуктов обогащения (например, рас-
слоение трех продуктов отсадки угля по плотностям 1500 и 1800 кг/ма
дает девять числовых значений).
Поэтому представляется наиболее пригодным для нашего случая
метод оценки эффективности по критериям Ev — среднему вероятному
отклонению и 7 — погрешности разделения х.
В табл. 5 даны наиболее характерные пределы значений Ер и /,
а также пределы взаимных засорений продуктов для сравнения
'Г а б л п а а 5
Технологическая эффективность гравитационного обогащения углей
в различных аппаратах
Аппарат Fnyn- ность обога- щаемого угля, мм Содержание посторонних фракций, % 11 ок а з ате л i > эффективности разделения *
>1800 кг м3 в концен- трате : < 15 00 кг/м3 в породе при вилкой плотности При ВЫСОКИЙ плотности
ЯР 1 ЕР /
Тяжелое редлый 13—250 0.2 о,1 0,01—0,01 —. 0.02—0,05
сепаратор
Тяжелое редпын 0.5—13 0,2 0,3 0,02 -0,05 — 0,03—0,06
гидроциклов
Отсадочная 13—100 о.з 0,7 0,07—0,10 0,10—0.20 0,10—0.16 0,12 -0 20
машина
То же 0.5—13 0.5 1,0 0 08—013 016—0 23 0 16—0 20 0,20 0 2.»
К он центраци он- 0,5—6 1,0 1,0 0,12—0,16 0,20—0.30 0,12-0.18 0.11 0 26
ный стол
Моечные желоба 6—100 1.0 2,0 — — 0,16—0,20 0,16 0.20
Пневматический 6-75 2.0 10.0 Не определялись
<ч паратор
Пневматическая 6—25 з.о 11,0 Пг определялись
отсадочная
машина
* Показатели разделения определены для измерения плотности в кг/дм3
Примечание. Показатели эффективности отсадки усреднены по ра.чпи.брл- т им
характеристикам обогащаемых углей и отсадочных машин. 1 *
1 Детальный разбор различных методов оценки эффективности приведен
в главе VII.
2)
показателей эффективности обогащения углей в различных грави-
1ПЦИ01ШЫХ аппаратах 151, 100, 119J.
Можно сделать вывод, что процесс отсадки и отсадочные машины
по технологической эффективности обогащения угля имеют преимуще-
<• । но перед другими гравитационными процессами и аппаратами, при-
меняемыми в аналогичных условиях. Исключение составляют тяжело-
средные сепараторы и гидроциклоны при своих оптимальных усло-
виях применения.
Распространение этой оценки на обогащение других видов полез-
ных ископаемых возможно лишь в сравнительном плане, с учетом
сопоставимости характеристик обогащаемого сырья. Так, можно счи-
тать очевидным технологическое преимущество отсадки при обога-
щении россыпных руд крупностью более 0,2—0,5 мм, тогда как при
обогащении более тонких зерен шлюзы, концентрационные столы
и винтовые сепараторы могут, по-видимому, обеспечить более высо-
кую эффективность обогащения.
Экономичность. Структура затрат при обогащении полез-
ных ископаемых предполагает участие в ее формировании всех рас-
смотренных выше факторов, по которым производилось сравнение
отсадки с другими методами обогащения. Так, универсальность про-
цесса применительно к тому или иному виду полезного ископаемого
отражает удельное участие этого процесса в технологическом цикле,
степень необходимости сочетания его с другими процессами, возмож-
ность выбора наиболее экономичного из них.
Простота или сложность технологии, присущая данному процессу,
непосредственно определяет капитальные затраты на комплекс обору-
дования и сооружения, обусловливает число единиц используемого
оборудования, трудоемкость его обслуживания, энергетические за-
траты на обогащение. Возможности основных обогатительных аппара-
тов по производительности являются предпосылкой для определения
оптимальной производительности фабрики, количества секций и па-
раллельных потоков в них, что также оказывает прямое влияние па
уровень капитальных и эксплуатационных затрат.
От технологической эффективности процесса и применяемого
оборудования зависят сложность схемы обогащения, потребность
в операциях для подготовки исходного материала, переобогащения
и доводки получаемых продуктов обогащения. Следовательно, высо-
кая эффективность технологии также означает ее экономичность.
Особенно это наглядно в тех случаях, когда эффективность обогаще-
ния прямо влияет па качество конечных продуктов обогащения
и, соответственно, на их реализационную стоимость, как, например,
при обогащении каменных углей для энергетических нужд, антраци-
тов и горючих сланцев.
Перед другими методами гравитационного обогащения отсадка
имеет преимущество в энергоемкости, хотя, например, взятые вне
технологической схемы отсадочные машины имеют более высокую
энергоемкость, чем тяжелосредные сепараторы — соответственно
0,056 и 0,050 кВт на 1 т часовой производительности [89].
21
со
Сравнение удельных затрат на обогащение углей различными гравитационными методами, коп/т
К
40
По расходу технологиче-
ской воды отсадка имеет
преимущество перед моеч-
ными желобами, винтовыми
сепараторами и шлюзами
(с учетом расхода воды на
сполоск). Концентрационные
столы и гидроклассификато-
ры требуют расхода воды
1,5—2,5 м3/т обогащаемого
материала [15, 100], обога-
щение в тяжелых средах —
до 3 м3/т, отсадка — от 3 до
5 м3/т воды в зависимости от
конкретных условий. Расход
воды на обогащение крупного
угля в моечных желобах со-
ставляет от 4 до 6 м3/т.
Таков же уровень расхода
воды на обогащение титано-
циркониевых песков в винто-
вых сепараторах |96|.
Формирование производ-
ственной себестоимости обо-
гащения и ее уровень как
в целом, так и по отдельным
статьям значительно зависят
от вида полезного ископа-
емого, его гранулометриче-
ского, фракционного и веще-
ственного состава, от требо-
ваний к продуктам обога-
щения. Так, если при обога-
щении углей минимальные
затраты достигаются при от
садке [51, 119), то при обо
гащении руд цветных метал-
лов отсадка требует затрат
на 15—60% больше, .чем
применение винтовых сепа-
раторов [100|.
Поэтому приводимая ни-
же оценка экономичности
различных методов гравита-
ционного обогащения углей
(табл. 6) не допускает ана-
логий с обогащением других
видов полезных ископаемых
22
по абсолютным затратам. При сравнимых характеристиках обога-
щаемого сырья возможно сопоставление разных процессов для
качественной оценки экономических преимуществ каждого из них
как в целом по затратам, так и по их отдельным статьям.
Приводимые в табл. 6 капитальные и эксплуатационные затраты
определены только для тех участков производства, которые непосред-
ственно связаны с тем или иным процессом обогащения. Так, во всех
случаях исключены затраты по углеприему, складированию и подго-
товке угля к обогащению, водно-шламовому хозяйству, обезвожива
нию, сушке и погрузке продуктов обогащения и по всем вспомогатель-
ным службам и цехам, которые можно принять для всех методов обо-
гащения равными. Сравниваемые затраты отнесены к 1 т угля, обо-
гащаемого данным способом.
Приведенные затраты рассчитаны по известной формуле
П = ЗН-еЛ,
при нормативном коэффициенте ен = 0,2.
Для разносторонней экономической оценки процессов учтены
издержки, связанные с технологическими потерями горючей массы
в отходах обогащения вследствие несовершенства процесса разде-
ления.
Максимальная потеря реализационном стоимости получаемых
продуктов имеет место при пневматическом обогащении, минимум
технологических потерь обеспечивает тяжелосредная сепарация.
В табл. 7 приведен примерный ситовый состав, характерный для
углем Донецкого бассейна, на примере которого осуществлены все
расчеты.
Та блина 7
Примерный гранулометрический состав углей Донецкого бассейна
для расчета затрат по процессам обогащения
По битовому анализу По процессам обогащении
Класс, мм Выход, % ОТ рядового Процесс Класс, мм Выход. % от рядового
-| 1(10 9,0 Тила аосреднан сепарация 13—250 ♦ 36,5
25 100 18,5 Отсадка 0,5- 13 48,5
13 -25 9,0 Обогащение в моечных 6 100* 50,0
6—13 13,5 желобах Концентрация на столах 0,5 6 35,0
0,5—6 35,0 Пневматическое обогащение 0,5—75 73,0
0 0,5 15,0
* Включав класс >10 0 мм с дроблением.
Как следует из приведенного сравнения, отсадка является наибо-
лее экономичным методом обогащения как по сумме затрат, так и по
общим издержкам на 1 т обогащаемого угля. По издержкам на 1 т
рядового угля отсадка находится на сопоставимом уровне с концен-
трацией па столах. Однако необходимо учесть значительную разницу
в объемах применения того и другого процесса (см. табл. 2).
Произведенный анализ различных процессов обогащения в сопо-
ставлении с отсадкой характеризует последнюю как процесс, превос-
ходящий в сравнимых условиях больпгинство других методов обога-
щения по ширине диапазона исходных характеристик обогащаемого
сырья, разнообразию технологических условий применения в схемах
обогатительных фабрик, простоте производственного комплекса,
удельной и абсолютной производительности обогатительных аппара-
тов. На примере углей подтверждается высокая технологическая
эффективность отсадки, экономичность ее практического исполь-
зования.
Глава II
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОТСАДКИ
Создание теории отсадки пока еще нельзя рассматривать как
полностью завершенный процесс. Поэтому ниже освещены аспекты
теории отсадки, которые затрагивают целый ряд различных по своему
физическому смыслу явлений.
Прежде всего к вопросам теории отсадки следует отнести объяс-
нение механизма и закономерностей расслоения неоднородной смеси
минеральных зерен по плотности (крупности, форме) в пульсиру-
ющем потоке жидкости.
Теория отсадки анализирует также взаимосвязь между гидроди-
намическими параметрами отсадочной постели, в частности ее раз-
рыхлевностью, и характером перемещения частиц обогащаемого
материала к своим слоям равновесия.
Наконец, теоретические вопросы отсадки включают изучение
механизма разрыхления отсадочной постели при динамическом воз-
действии па нее переменно-направленного потока жидкости. Важным
элементом теории является также истолкование механизма действия
и функций искусственной Постели по селективной разгрузке тяжелых
зерен.
Несмотря па широкое промышленное применение отсадки для
обогащения различных видов полезных ископаемых, этот процесс
еще не имеет общепризнанной теоретической интерпретации. Более
того, в настоящее время отсутствует единая точка зрения па физи-
ческую сущность самого процесса. Известные теоретические предста-
вления о расслоении частиц в отсадочной постели носят в основном
характер гипотез, основанных на различных физических предпо-
сылках.
В теоретических исследованиях отсадки определилось два прин-
ципиальных направления: детерминистское и массово-статисти-
ческое.
В основу первого положено исследование и описание закономер-
ностей движения отдельного зерна под действием внешних сил в стес-
ненных условиях, создаваемых совокупностью других зерен, уча-
ствующих в процессе.
Массово-статистическое направление рассматривает перемещение
не отдельных зерен, а их совокупности, характеризуемой определен-
ными физическими константами, как результат действия на них
системы сил, проявление которых носит вероятностно-статистиче-
ский характер. При этом поведение отдельных компонентов системы
25
истолковывается на основе положений теории вероятности и стати-
стической физики.
В результате массово-статистического подхода к исследованию
•отсадки на различных этапах развития возникли три разных подхода
к разработке теоретических основ, каждым из которых предложена
своя физическая модель разделения частиц при отсадке: суспензион-
ная, энергетическая и вероятностно-статистическая.
Суспензионная модель уподобляет разделение в отсадочной ма-
шине расслоению по плотности в минеральной суспензии, причем
последнюю образует взвесь в воде частиц самого обогащаемого
материала и искусственной постели.
В основу энергетической модели отсадки положено свойство отса-
дочной постели как замкнутой механической системы, находящейся
в неустойчивом равновесии в поле силы тяжести, стремиться к устой-
чивому положению, которое сопровождается уменьшением потен-
циальной энергии системы вследствие расслоения компонентов смеси
по плотности. Потенциальная энергия исходной смеси в ходе расслое-
ния переходит в кинетическую и в совокупности с энергией, прила-
гаемой извне, затрачивается в основном на преодоление сил механи-
ческого сопротивления при движении частиц к своим слоям равно-
весия.
Вероятностно-статистическая модель, получившая широкое при-
знание в последние годы, представляет отсадку как массовый процесс
с вероятностным характером перемещения частиц различных физиче-
ских свойств. В зтом случае анализируются закономерности переме-
щения группы однородных частиц и случайные перемещения отдель-
ных частиц относительно центра их распределения.
Каждая из упомянутых моделей отражает лишь отдельные ас-
пекты исследуемого процесса, по ни одна из них в полной мере не
характеризует физическую сущность и механизм расслоения частиц
ври отсадке.
Так, детерминистская модель позволяет учесть влияние круп-
ности, плотности и формы частиц на результат расслоепия и количе-
ственно оцепить силы, вызывающие перемещение отдельной частицы,
чего невозможно достичь рассмотрением других моделей. В то же
время описание движения совокупности зерпп и установление зако-
номерностей формирования слоев из однородных по плотности частиц
оказывается возможным лишь па основе рассмотрения массово-ста-
тистических моделей.
Поэтому представляется наиболее правильным, как зто в настоя-
щее время признают многие исследователи, базировать исследование
и теоретическую интерпретацию процесса па сочетании и взаим-
ном дополнении предложенных ранее моделей в их рациональной
части.
Отыскание оптимального взаимоотношения различных моделей
отсадки представляет собой одну из актуальных задач современного
развития теории процесса, к решению которой уже предпринимаются
практические шаги [168J.
2(1
Наряду с этим ведутся работы, направленные на истолкование
процесса отсадки с принципиально новых позиций. Например,
11. Н. Виноградов для этой цели использует закономерности нерав-
новесной термодинамики. Однако зто направление находится в ста-
дии формирования, и отдельные его положения носят дискуссионный
характер. Поэтому рассмотрение данного направления предста-
вляется нецелесообразным.
Существенную часть теории отсадки составляет аналитическое
описание закономерностей разрыхления отсадочной постели, зави-
сящего от режима колебаний рабочей среды и оказывающего опреде-
ляющее влияние на эффективность разделения частиц при отсадке.
В настоящее время известны две гипотезы механизма разрыхле-
ния.
Согласно первой из них разрыхление постели происходит вслед-
ствие значительных ускорений в начале цикла отсадки. При этом
разрыхление постели из однородных частиц начинается с нижних
слоев и затем постепенно распространяется на верхние слои. Для раз-
нородного материала характерно разрыхление от верхних слоев
к низшим.
По второй гипотезе предполагается, что разрыхление постели
происходит в результате гидродинамического воздействия, обусло-
вленного возникновением различных по масштабу турбулентных
вихрей. При этом отмечается, что разрыхление постели происходит
одновременно вверх и вниз относительно ее средних слоев.
В современных исследованиях процесса отсадки теоретические
вопросы, как правило, непосредственно связываются с решением
практических задач. Так, можно поставить полностью в зависимость
от развития теории важный практический вопрос о выборе материала
и параметров искусственной постели в зависимости от гранулометри-
ческой и минералогической характеристик обогащаемого материала.
Известные' теоретические и экспериментальные исследования меха-
низма действия искусственной постели и ее роли в процессе отсадки
весьма разноречивы.
В одних случаях искусственная постель рассматривается как пас-
сивный элемент — пространственное решето, на котором удержи-
вается надпостельный слой материала.
Другие исследователи считают, что искусственная постель в про-
цессе отсадки выполняет активную роль, обеспечивая селективность
прохождения зерен различной плотности, крупности и формы.
Отсюда — различный подход к решению практических вопросов
об оптимальных физических параметрах частиц и высоте слоя искус-
ственной постели.
В соответствии с изложенным ниже последовательно рассматри-
ваются три главных элемента теории отсадки в их современном
истолковании, состояние теоретических исследований и эксперимен-
тальных работ, направленных на аналитическое описание процесса
разделения материала при отсадке; анализ механизма разрыхления
отсадочной постели, оценка влияющих факторов и зависимость от
них показателей разделения; представления о функциях, парамет-
рах искусственной постели и ее влияния на зффективность процесса
отсадки.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОТСАДКИ
Детерминистская модель. Детерминистские модели
отсадки рассматривают скорости и ускорения движения отдельных
частиц как функций их физических свойств: плотности, крупности,
формы и т. д. Эти модели позволяют качественно оценивать параметры
процесса отсадки, определять с известным приближением основные
факторы, влияющие на расслоение частиц по плотности и круйности,
выявлять тенденции перемещения частиц с различными физическими
свойствами.
Между тем, рассматривая движение отдельной частицы с позиций
только классической механики, детерминистские модели не в состоя-
нии объяснить внутренний механизм разделения массы материала
в отсадочных машинах. Реальному процессу присущи не только функ-
циональные зависимости, по и статистические закономерности, от
которых в решающей степени зависят скорости перемещения частиц
к своим слоям равновесия.
Главный недостаток детерминистской модели заключается в том,
что скорости стесненного падения, ускорения частиц и дифференци-
альные уравнения движения отдельной частицы анализируются без
учета реальных условий, в которых пребывает отсадочная постель
в течение цикла отсадки. Эти условия в течение цикла отсадки непре-
рывно изменяются, поэтому представляется неправомерным соста-
влять и анализировать уравнения движения отдельной частицы для
всего времени цикла. В то же время по отдельным периодам цикла
и, в частности, применительно к периоду, когда отсадочная постель
находится в разрыхленном состоянии и когда происходит взаимное
перемещение частиц, эти уравнения могут реально отражать некото-
рые аспекты механизма разделения в зависимости от физической
характеристики частиц и гидродинамических параметров движения
жидкости.
Детерминистское направление в исследованиях отсадки распола-
гает двумя гипотезами расслоения: гипотезой начальных скоростей
и гипотезой начальных ускорений.
Первая из этих гипотез основывается на том обстоятельстве, что
в наш-.ле процесса когда скоро'’тт> восходящего потока сравни-
тельно невелика, а ускорения жидкости достигают относительпо
больших значений, частицы перемещаются в разрыхленной постели
в соответствии с законами стесненного падения (54, 55]. В порядке
практического вывода из этой гипотезы предлагалось осуществить
отсадку мелкого материала на повышенных частотах колебаний
среды.
Гипотеза, основанная па начальных ускорениях (21, 107], пред-
полагает, что движение частиц происходит в начале процесса благо-
даря различной инерционности частиц, обусловленной их плотностью
28
и крупностью. Этой гипотезой обосновывается возможность отсадки
материала в широко классифицированном виде.
Первые попытки объяснить явления расслоения материала при
отсадке исходили из анализа свободного падения отдельной частицы
в жидкой или газообразной среде. При этом предполагалось, что
в период разрыхления отсадочной постели, т. е. когда все частицы
находятся во взвешенном состоянии, каждая отдельная частица
свободно перемещается относительно других окружающих ее частиц.
Еще в середине прошлого столетия Р. Риттингером была предло-
жена аналитическая зависимость между конечной скоростью свобод-
ного падения зерна, его плотностью и размером.
Уравнение действующих сил, когда частица достигает конечной
скорости падения в неограниченной среде, т. е. когда ускорение
частицы становится равным пулю, имеет следующий вид:
лй" nd nd’
— P«g + Ф — уо9ж = — l\g, (1)
где (I, — диаметр зерна, м; рж и рт — плотности соответственно
жидкости и зерна, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с*;
ф — коэффициент динамического сопротивления; и0 — конечная ско-
рость падения, м/с.
Из формулы (1)
V°=k ^((|>ТржА))^’ М/С’ (2)
где к — постоянный коэффициент.
По этим представлениям считалось, что в определенном периоде
каждого цикла повторяется процесс свободного падения зерен.
Кроме того, считалось, что разделение зерен по плотности возможно
только тогда, когда отношение их размеров находится в пределах так
называемого коэффициента равнопадаемости
^1 _ Рт2 Рж ZO\
^2 Рт1 Рж
Исходя из этих условий, для предварительной классификации
материала перед отсадкой рекомендовали применять постоянный
модуль шкалы классификации, равный | 2.
В дальнейшем экспериментальная проверка соотношения (2)
на частицах различных минералов показала, что между рассчитан-
ной скоростью свободного падения и экспериментальными значе-
ниями имеется существенная разница Причем раг»пждппис было
тем больше, чем меньше размер частиц и чем значительнее они отли-
чались по форме от шарообразной.
Наиболее обстоятельные исследования по определению скорости
свободного падения для частиц различных минералов и частиц не-
правильной формы были проведены Г. Алленом [1511, Р. Ричардсом
и II. Локке [171], В. А. Гуськовым |39| и П. В. Лященко [681.
Более поздними исследованиями было показано, что конечная
скорость падения частиц малого размера зависит от вязкости среды
и более точно описывается уравнением Стокса.
29
Следует отметить, что закономерности свободного падения для
объяснения механизма расслоения зерен при отсадке оказались
малополезными. Во-первых, это связано с тем обстоятельством, что
входящие в полученные зависимости опытные коэффициенты изме-
няются в широких пределах в зависимости от характеристики час-
тиц обогащаемого материала. Во-вторых, в отсадочной машине при
колебательном движении среды скорости и ускорения частиц постели
непрерывно изменяются во времени, обусловливая дискретный ха-
рактер перемещения частиц. В предложенных же зависимостях
предполагается, что частицы перемещаются либо в неподвижной
среде либо в среде, скорость которой не изменяется. Более того,
в реальных условиях отсадки силы, действующие на частицы, яв-
ляются переменными и значительно отличаются от аналогичных сил
для условий свободного падения в неподвижной жидкости.
Дальнейшее экспериментальное изучение движения минеральных
частиц показало, что ври перемещении совокупности частиц даже
в неподвижной среде па движение отдельной частицы значительно
влияют соседние частицы, относительно которых перемещается дан-
ная частица. В связи с этим для выяснения влияния стесненных
условий было проведено большое число новых исследований.
Так, в работах II. Монрои |1(>С>| и И. Финкея разделение равпо-
надающих зерен в стесненных условиях уподоблялось движению их
в узких трубках или условных каналах между частицами разрыхлен-
ной постели.
Существенный вклад в исследования движения частиц в стеснен-
ных условиях был сделан А. Хирстом |157|, В. Халкоком |156|,
В. II. Лященко |G8j. В более поздние периоды аналогичные исследо-
вания отражены в работах |143, 171, 172|.
В. II. Лященко экспериментально было доказано, что скорость
стесненного падения частиц зависит от коэффициента разрыхления
слоя и выражается уравнением
(4)
где 6 — коэффициент разрыхленяости слоя; п — показатель степени,
определяемый опытным путем.
Как показали дальнейшие исследования, коэффициент п зависит
от формы частиц и от числа Re при перемещении частиц в свободных
условиях.
Экспериментально полученная взаимосвязь между показателями
п и числом ReCB для шарообразных частиц и некоторых минералов
показана на рис. 10.
Для малых размеров частиц (стоксовых) И. Н. Качан 153], исходя
из уравнения фильтрации (закона Дарси), получил выражение для
скорости стесненного падения:
, 63
^СТ -- ф |___0 ^СВ"
(5)
30
Рис. 10. Зависимость показателя степе-
ни п от критерия НСсв
1 — для шаров; 2 для частиц кварца; 3
для частиц угля
Следует отметить, что эта формула справедлива, когда разрыхле-
ние слоя является не слишком большим. При значительном разрых-
лении пст может превышать скорость свободного падения. Это явле-
ние будет иметь место, по-видимому, только в том случае, если в про-
цессе движения частицы образуют агрегаты, скорость падения кото-
рых будет больше, чем ско-
рость отдельных зерен.
В ряде исследований (34,
45, 75] показано, что для
частиц сферической формы
число Рейнольдса при стес
ненных условиях перемеще-
ния является функцией кри
терпя Архимеда и разрых-
лепности взвеси. На основа-
нии этой взаимосвязи было
предложено несколько интер-
поляционных формул. На-
пример, в работе |34| ско-
рость стесненного падения
рекомендуется определять из
выражения
V_______Аг (Н-75
ст d3 18 ' 0 61 ) АГ1Н-7& ’
('О
где
Аг = -^- (Рт <1ж) = — Не2 ф
V3 ('ж Л
— критерий Архимеда.
Характерным для интер-
поляционных выражений яв-
ляется то, что они в отли-
чие от функциональных зависимостей содержат безразмерные
коэффициенты в явном виде и получены полуэмпириче^ким
путем. Поэтому эти зависимости могут быть использованы для
ориентировочных расчетов перемещения частиц в период цикла
отсадки, когда постель находится в достаточно разрыхленном со-
стоянии.
Дальнейшее развитие детерминистская модель отсадки получила
в исследованиях И. М. Верховского, II. II. Виноградова и др. ]25]
и в работах Э. Э. Рафалес-Ламарки |102, 107].
В уравнение движения отдельной частицы в постели отсадочных
машин ими были введены дополнительные члены, учитывающие уско-
рение среды и самой частицы, а также сопротивление от механиче-
ского воздействия частиц.
Дифференциальное уравнение, описывающее движение от-
дельной частицы в постели отсадочной машины при отсутствии
31
транспортного потока вдоль машины, имеет следующий вид 125]:
/ и X 2
_ Рт —Рж _ рж du __ МУтРж _ 6Нм
dt Рт Рт dt лс?эрт ж/|рт
di’3 о
где —-----ускорение частицы, м/с2; v — скорость частицы, м/с;
б/U о , V
---ускорение жидкости, м/с-; фСт — коэффициент сопротивления
Рис. 11. Схема перемещения частиц
в постели отсадочной машины:
при стесненном движении части-
цы; d3 — диаметр частицы, экви-
валентный диаметру шара, м;
и — скорость жидкости, м/с; '0 —
коэффициент изменения скорости
жидкости в промежутках между
частицами; 7?м — сила механиче-
ского взаимодействия между ча-
стицами.
В более поздних исследова-
ниях |21] была предложена тео-
ретическая модель перемещения
отдельной частицы с учетом ее
J - 3 траектории псремсиц*1|Ш1 соответ’ горизонтального ПРОДОЛЬНОГО ПС-
ствепно для частиц плотностью 13(J0. _
1600 и 2000 км/м» ремещения в отсадочной машине
под воздействием транспортного
потока воды и отдельных слоев отсадочной постели (рис. 11). Эта
модель характеризуется следующей системой дифференциальных
уравнений:
а2д. Ух) (]Ux
dt2 Лс!эрт ' Рт dt лйэрт
/ tiy \ 2
d-y _ (>т —Рж Рж du у р. V'j)______________Ci/?,, м
dt~ рт ° рт dt Л(1Ч(>Т nd3pT
(8) ‘
где фх и — коэффициенты сопротивления для горизонтальной
и вертикальной составляющих силы сопротивления; иг и — ско-
рости горизонтального и вертикального потоков жидкости, м/с;
dur duu
-j-j- и — ускорение горизонтального и вертикального потоков
жидкости, м, с2; vx и vy — горизонтальная и вертикальная составля-
ющие абсолютной скорости частицы, м/с; 7?лм и RyM — силы механи-
ческого взаимодействия между частицами в горизонтальном и вер-
тикальном направлениях.
Вследствие сложного характера возникновения этих сил их зна-
чение не раскрывается, что снижает ценность уравнений (7) и (8).
Jia рис. 12 показаны экспериментально полученные кривые пере-
мещения частиц в горизонтальном направлении.
Анализируя эти кривые для частиц различной плотности,
И. М. Верховский и Н. Н. Виноградов пришли к выводу, что разде-
ление частиц по плотности осуществляется не только в вертикаль-
ном, но и в горизонтальном направлениях. При этом легкие
частицы, как правило, располагаются впереди тяжелых.
Теоретические исследования
в этом направлении были про-
ведены также Э. Э. Рафалес-
Ламарком [107].
Их смысл заключается в том,
что кроме сил, учитывающих
скорости и ускорения жидко-
сти и частицы, в уравнение
движения вводятся еще инер- «
ционная сила и сила сопроти-
вления, возникающая при соу- |
дарении частиц между собой.
Предполагается, что удары *
имеют неупругий характер. g
В этом случае уравнепие g
стесненного движения отдель-
ной частицы имеет следующий g.
общий вид:
(п I 7г) d"3 — 1 + A'f d'1 ।
(PT+AJ dt — G1 dt +
. Ф F (»-0^)3 1 — Qi
"’"б2 И 2 ^0l-0oX
X -у (K3 — uj2 — g(pT— 1),
(9)
Pt
где pT = — относительная
плотность частицы; kL — коэф-
фициент присоединенной массы;
— коэффициент разрыхлен-
ности постели; 0о — коэффи-
циент разрыхлеппости постели
Рис. 12. Кривые перемещения частиц
различной плотности в горизонтальном
направлении:
1 — 3 —для частиц плотностью соответствен-
но 2500, 1600 и 1300 кг/№
в сплоченном состоянии; F —
характерная площадь частицы; V — объем частицы; Су — коэффи-
циент пропорциональности; ис — скорость среды перед частицей.
В правой части уравнения (9) первый член характеризует силу
инерционного сопротивления, обусловленную ускорением как среды,
так и частицы. Второй и третий члены характеризуют суммарную
силу от трения и давления жидкости и от соударений между части-
цами. Последний член представляет собой вес частицы в жидкости.
Для мелких частиц, сопротивление движения которых подчи-
няется закону Стокса, Б. В. Кизевальтером [54, 55] на основании
упрощенного уравнения движения отдельной частицы, полученного
3 Заказ 375
33
при синусоидальном режиме колебаний 1107], когда скорость пере-
мещения жидкости
и — — sin qt -|- иЛ ,
где и1 — постоянная скорость подрешетной воды, м/с, было предло-
жено дифференциальное уравнение
(1 — A)-^-cosqt — pv3, (10)
где g = g„= -g-T-~p>K , A= pT f ^7Рж Рт + ^Рж
и P = -/2f2 1-e]55]; d-3 (Pt 1*/) 63
I — размах колебаний жидкости, м; t — время одного колебания, с;
п — число колебаний в 1с; / — козффициент формы частицы.
После интегрирования уравнения (10) при условии, что разрых-
лепность постели равна некоторой постоянной средней величине,
путь, пройденный частицей относительно решета отсадочной
машины, определяется из следующего выражения:
где
1 / р л\
f- t. . .—тг (—sin о*— cosotf-l-e-P*)»
О'2| 92) \ 9 4 4 “ J ’
(И)
=-----— (1 _ cos qt) —и
путь, пройденный жидкостью за время t.
Анализируя это уравнение, Б. В. Кпзевальтер приходит к выводу,
что при синусоидальном режиме колебаний жидкости фактор ускоре-
ния не влияет существенно на разделение мелких частиц по плотно-
сти. Следует, однако, отмстить, что при интегрировании уравнения
(10), по-видимому, нельзя принимать ~ коэффициент разрыхлсп-
ности 0 в качестве постоянного параметра, не изменяющегося во вре-
мени. В реальных условиях разрыхление постели изменяется в тече-
ние каждого цикла в относительно широких пределах (0,45—0,00).
Поэтому и параметр р в уравнении (10), зависящий от 0, будет также
переменным. По этой причине вывод о малом влиянии па разделение
фактора ускорения среды представляется недостаточно обоснованным.
Наличие в уравнениях (7)—(10) большого числа неизвестных
коэффициентов, значения которых в любой момент времени зависят
от состояния постели, глубины погружения частиц и многих других
факторов, ограничивает их теоретическую и особенно практическую
применимость.
34
I ндуст подчеркнуть, что все эти уравнения вследствие своего
и. uiiieiiiioro характера в принципе не могут быть проинтегрированы.
1> аналогичному выводу пришли и авторы этих моделей, которые
и .цпльнейшем перешли к рассмотрению перемещения частиц в отса-
iiiMiioH постели с точки зрения массовых процессов.
Анализируя современное состояние теории отсадки, многие иссле-
•CHIII тел и [21, 108, 175] отмечают, что детерминистская модель от-
. un.ii весьма приближенно объясняет механизм разделения материала
к<> плотности, так как перемещение большой совокупности частиц
коренным образом отличается от перемещения одиночной частицы.
I.. Цебальтицом [162] была проведена работа по определению ско-
рости перемещения отдельной сферической частицы в искусственно
созданных стесненных условиях в так называемой переходной области
режима течения жидкости, т. е. в области между ламинарным и тур-
булентным течениями, когда 2< Ве< 5 • 103. По мнению этого автора,
указанная область режима течения жидкости наиболее характерна
при движении ее через отсадочную постель.
Используя экспериментальные данные П. И. Роуэ и Г. А. Хен-
иуда 11731, К. Цебальцит показывает, что в диапазоне переходных
режимов при неизменном числе взаимодействующих частиц и по-
стоянном отношении расстояния между частицами к их диаметрам
отношение коэффициентов сопротивления для стесненного фс1 и сво-
бодного фсв перемещений частицы является постоянным, т. е.
4^- = к = const.
фев
(12)
Уравнение движения для сферической частицы в среде, состоящей
из частиц одинакового размера и плотности, при условии (12) имеет
следующий вид:
dt
PL—Pe-g~V2- (*1 + *2 *зусв).
рт 1 св
(13)
где Щт — относительная скорость частицы в стесненных условиях
падения, м/с; пСв — то же, в свободных условиях падения, м/с.
к к^, k^k^-V^- и к3 = к-%±-
4rf^pT ^зРт Г </3 3 4</3рт
— коэффициенты с размерностью удельных скоростей перемещения,
1/с; т, р и q — постоянные коэффициенты, характеризующие сопро-
тивление движению в рассматриваемой области режимов течения.
По экспериментальным данным 11621, эти коэффициенты соответ-
ственно равны т = 21, р = 6 и q = 0,28.
В результате решения уравнения (13) на аналоговой вычислитель-
ной машине были получены скорости перемещения отдельной час-
тицы в зависимости от числа взаимодействующих частиц.
3*
35
На рис. 13 сопоставлены расчетные и экспериментально получен-
ные скорости.
Работа выполнена в искусственных условиях, не характерных
для реального процесса отсадки. Исследования проводились со сфери-
Рис- 13. Изменение скорости перемещения
шарообразных частиц в зависимости от коли
чества окружающих частиц (плотность ча-
стиц 2900 кг/м3, крупность 43,5 мм):
-----------экспериментальная зависимость,---
теоретическая зависимость; п — число взаимодей-
ствующих частиц
При отсадке в разрых-
в свой слой
ческими однородными по крупности и плотности частицами при отсут-
ствии перемещения взаи-
модействующих частиц.
Массово-стати-
стические моде-
ли. В работах А. Хир-
ста 1157], Р. Ханкока
[156] и несколько позднее
в работах П. В. Лящен-
ко [G8] было показано,
что силы, действующие на
частицу при ее движении
в свободных и стесненных
условиях, качественно раз-
личны.
лепной постели происхо-
дит непрерывное переме-
щение зерен при общей
тенденции каждой группы
зереп с определенными
равновесия. При взаимном
движении зерен в разных направлениях происходят многочислен-
ные соударения и обмен количеством движения между ними.
Так как заранее невозможно учесть изменение количества движепия
из-за случайного характера соударений и трения между частицами,
то, как показывают многочисленные исследования, закономерности
перемещения частиц различной плотности и крупности при пеуста-
повившемся движении среды могут быть описаны средствами стати-
стической механики. На основе массово-статистического аспекта
были предложены три теоретические модели отсадки — суспен-
зионная, энергетическая и вероятностно-статистическая.
Суспензионная модель 'отсадки. Физическая
сущность этой модели заключается в том, что отсадочная постель
рассматривается как тяжелая суспензия, в которой разделение мате-
риала по плотности осуществляется по законам, подобным разделе-
нию в обычной тяжелой среде.
Впервые эта модель довольно четко была сформулирована
П. В. Лященко |68].
Рассматривая взвесь частиц как квазиодпородную среду, он пока-
зал, что в ней возникает статическое давление, которое можно опре-
делить из выражения
У Go
Рст=^-. (14)
36
11. ., || пес материала в жидкости; / — площадь сечения сосуда,
> । . >рый помещен материал.
II ппи гь этой квазиод но родной среды можно определять, как
<i tn yi попами:
Рс = Р +(1— 0)(Р,-Рж)- (15)
I пглпспо таким предпосылкам, по мнению П. В. Лященко, раз-
.. и инн материала при отсадке происходит в зависимости от различия
«••пи птельных плотностей взвесей отдельных компонентов обогаща-
omiiio материала.
По I». Берду и Д. Митчеллу Ц31, наиболее благоприятные усло-
iiiiii дли разделения материала по плотности создаются тогда, когда
iipoci рапство между крупными зернами заполнено мелкими части-
цами высокой плотности. В связи с этим было предложено в питание
in пдочпых машин добавлять некоторое количество мелкого тяжелого
материала. Кроме того, эти исследователи рекомендуют также созда-
III и. сильный нисходящий поток жидкости, который якобы ускоряет
пр щисс разделения частиц по плотности вследствие дополнительного
у поколения отсадочной постели.
Диализируя уравнение, предложенное В. Чапмапом и Г. Моттом
11.i3|, которое характеризует движение частицы в отсадочной по-
< юли в период нисходящего хода жидкости
рт~Рс-s - Ъ g, (IB)
dt 1 рт ° рт ° ' '
где и к2 — коэффициенты, определяемые опытным путем, а
i>, и ин — соответственно скорости частицы и нисходящего потока
жидкости, м/с, Б. Берд и Д. Митчелл приходят к выводу, что если бы
можно было создать такой цикл отсадки, при котором скорости час-
тицы и нисходящего потока жидкости были равны, то характер пере-
мещения частицы в этом случае зависел бы только от эффективной
плотности среды, характеризуемой первым членом правой части урав-
нения (16).
Развивая суспепзиоппую модель, Б. Томас 11281 показал, что
общая энергия частицы, погруженной в отсадочную постель на глу-
бину х от свободной поверхности слоя, равняется разности энергии
от давления среды и потенциальной энергии частицы. Математи-
чески это выражается в виде
W = pV,— mAgx. (17)
Общее давление в любой точке постели на расстоянии х может
быть определено из выражения
X
P = (18)
о
Если подставить значение р из уравнения (18) в уравнение (17)
и произвести дифференцирование по х, то получим силу, действу-
ющую на частицу, погруженную в квазисуспензию:
^~ = gVspx—m^. (19)
Б. Томас так же, как и Д. Митчелл, отводит нисходящему ходу
воды главную роль при разделении обогащаемого материала по плот-
ности.
Недостаточная обоснованность изложенных предпосылок оче-
видна, особенно относительно искусственного утяжеления отсадочной
постели, свойств квазисуспензии и роли нисходящего хода жидкости
в ее образовании.
Увеличение содержания мелочи в отсадочной постели уменьшает
масштаб каналов между частицами, способствуя тем самым увеличе-
нию сопротивления постели. При этом, несомненно, будет наблю-
даться увеличение разброса частиц относительно центра их распре-
деления, что, естественно, обусловливает увеличение засорения
как легких, так и тяжелых слоев постели несвойственными этим
слоям частицами.
При больших скоростях нисходящего хода, как правило, в значи-
тельной степени проявляется засасывание мелких частиц в подрешет-
ный продукт отсадки.
Под влиянием указанных теоретических исследований в Англии,
США и некоторых других странах многие отсадочные машины были
переведены на обогащение углей в неклассифицированном виде.
Однако позднее, основываясь на практических результатах обогаще-
ния углей в классифицированном и неклассифицированном виде,
долю последнего способа обогащения начали постепенно сокращать.
При обогащении неклассифицированного материала невозможно
создать режим, Одновременно удовлетворяющий условиям эффектив-
ного разделения крупных и мелких классов. Для взвешивания
крупных кусков необходимы большие скорости восходящего потока,
чем для взвешивания мелочи. В результате мелкие классы тяжелых
продуктов выносятся в верхний слой постели, ухудшая их качество.
Несмотря на то что суспензионное направление не создавало
научно обоснованных предпосылок для разработки основных прин-
ципов разделения материала по плотности при отсадке, работы в этой
области все же продолжались.
Так, С. Т. Левин |67|, анализируя силы, действующие па час-
тицу в постели отсадочной машины, и используя формулы (14) и (15),
приходит к выводу, что скорость всплывания сферической частицы
в квазисуспензии может быть определена из выражения
. (20)
Эта зависимость по своему физическому смыслу аналогична фор-
муле Риттингера (2) для определения конечной скорости падения
38
•о .. и ноги зерна в свободных условиях. Выражение (2) можно при-
।. in к инду (20), если рж в выражении (2) заменить значением плот-
....... роды рс из формулы (15). При этом коэффициент к будет иметь
цп । < физический смысл, что и в формуле Риттингера.
'I' Шнетл 1144, 145] на основании экспериментальных данных,
о цчрппых при исследовании формирования отсадочной постели
и । шбораторной отсадочной машине, делает вывод, что разделение
< з п|ц но плотности осуществляется в основном вследствие вытесне-
нии легких частиц через разрыхленные слои постели. При этом вы-
। . кивающая сила, действующая на единицу объема частицы, может
f>i.i и. определена из выражения
(21)
I II /’ — выталкивающая сила, II; рср — средняя плотность обогаща-
емого материалу, кг/м3; ра — плотность рассматриваемого слоя пос-
le ш, кг/м3; т — доля толщины рассматриваемого слоя относительно
<>(>щ| и толщины постели.
Первый член в квадратных скобках уравнения (21) характери-
«ует плотность слоя, расположенного ниже рассматриваемого.
Необходимо заметить, что описываемые результаты получены
•||. Шпетлом и другими исследователями при съемке поведения окра-
шенных частиц у прозрачной стопки лабораторной отсадочной ма-
шины, в связи с чем их достоверность вызывает сомнение.
В ряде рапсе опубликованных работ неоднократно отмечался тот
факт, что у стопки поведение частиц в значительной мере отличается
от их поведения внутри постели, особенно в бсспоточпых моделях.
Эго подтверждается также и исследованиями в области гидродина-
мики псевдоожижения зернистых материалов |113|, в которых убе-
дительно показано, что влияние стенки распространяется в глубь
слоя на расстояние, примерно равное трем-четырем диаметрам макси-
мального размера частиц, участвующих в процессе.
Анализ различных вариантов суспензионной модели, предложен-
ных в различное время, показывает, что ни один из них не затраги-
вает вопроса о влиянии параметров движения жидкости па состояние
отсадочной постели в различные периоды цикла отсадки.
Первые попытки учесть этот фактор были предприняты II. II. Ви-
ноградовым |28, 29| при специальных исследованиях па лаборатор-
ной отсадочной машине периодического действия. Опыты осуще-
ствлялись па искусственной смеси угольных (70%) и породных (30%)
фракций крупностью 0,5—6 мм.
Для определения зависимости между параметрами движения
жидкости и характеристиками состояния постели исследования про-
водились при восходящем потоке с постоянной и с переменной ско-
ростями и в условиях пульсирующего потока, скорость которого изме-
нялась по синусоидальному закону.
Состояние отсадочной постели при этом характеризовалось
тик называемым коэффициентом статистической неустойчивости,
39
представляющим собой отношение объема постели в статистически
устойчивом состоянии к максимальному объему, занимаемому ею
за один цикл отсадки в статистически неустойчивом состоянии.
Под статистически устойчивым состоянием постели подразуме-
вается такое состояние, при котором разрыхленная постель занимает
Рис.
объема отсадочной постели за
14. Схема изменения
один цикл отсадки:
Vo — объем постели в сплоченном состоянии; Уну— объем постели
в статистически неустойчивом состоянии; V — объем постели в стати-
.. "У
стически устойчивом состоянии
потока, имеющего скорость, равную максимальной скорости пульси-
рующего потока.
Статистически неустойчивое состояние характерно в основном для .
колебательного режима среды, когда объем постели при той же макси-
мальной скорости потока меньше, чем при статистически устойчивом
состоянии.
Примерная схема изменения объема отсадочной постели за один
цикл отсадки при указанных состояниях показана на рис. 14.
Коэффициент статистической неустойчивости может быть предста-
влен в виде
С = = (22)
k Ну «Ну
где Vy и Ну — объемы и высота постели при статистически устойчи-
вом состоянии; У11у и Нну — то же, при статистически неустойчивом
состоянии.
При статистически неустойчивом состоянии, по мнению Н. Н. Ви-
ноградова, энергия движущейся жидкости не полностью передается
частицам постели. При этом избыточная энергия преобразуется
в дополнительное давление рА, градиент которого
grad ~ С1 “0) <Р’ “ р«) (с~s-
(23)
40
< ун-том (23) кажущаяся плотность среды будет
Рс — Рж+(1 ®) (Рт Рж) £•
(24)
Тпким образом, в пульсирующем потоке при одном и том же раз-
рыв н'пии постели кажущаяся плотность взвеси всегда будет больше,
чем в потоке постоянной скорости, так как значение коэффициента с
Пн и.шо 1.
Па рис. 15 показана
। ншсимость коэффициента
.।игистической неустой-
п
•ioпости от отношения -г-.
А
Произведение этих пара-
метров является постоян-
ным.
Важно отметить, что
коэффициент с можно вы-
разить и в виде функции
максимального ускорения
жидкости.
Учитывая, что при си-
нусоидальном законе пере-
мощения жидкости макси-
мальное ускорение а1пах
Рис. 15. Зависимость коэффициента статисти-
ческой неустойчивости от отношения п/А
= Ап2, можно записать
ft __ Стах
Л Ь’тах-Л
(25)
Из соотношения (25) следует, что коэффициент статистической
неустойчивости зависит не только от максимальной скорости потока,
по и от его максимального ускорения.
В связи с этим представляется недостаточно обоснованным выбор
в качестве постоянного параметра при исследованиях произведения
амплитуды и числа колебаний (А и). Нетрудно видеть, что при одном
и том же значении этого произведения, но разных по абсолютной
величине входящих в него параметрах, максимальное ускорение
жидкости будет различным. Например, при А, равном 10 и 4 см,
и п, равном 40 и 100 колебаний в 1 мин, ускорение потока в первом
случае будет примерно равно 88, а во втором 220 см/с2 (Ап = 400
в обоих случаях).
На основании этих теоретических исследований при отсадке мел-
ких классов обогащаемого материала рекомендуется применять
относительно небольшую толщину постели и большее число колеба-
ний среды.
Недостатки теоретических разработок, основанных на суспензи-
онной модели отсадки, обусловлены рядом искусственных допущений
и малообоснованными предпосылками.
Отсадочная постель является лишь весьма грубым аналогом сус-
пензии в строгом смысле этого слова. Только самые мелкие частицы
41
могут создавать более или менее устойчивую взвесь, крупные же
зерна, у которых гравитационные силы значительно привалируют
над вязкостными, но могут одновременно рассматриваться как на-
полнитель суспензии и как обогащаемый материал. Все силы, возни-
кающие в результате сложного механического взаимодействия между
частицами и жидкостью и между частицами, по-видимому, нельзя
сводить только к гидростатической силе.
Предложенные в работах 113, 67,128,145] теоретические формулы
для определения подъемной силы, энергии, скорости всплывания
частиц и других параметров базируются на том условии, что плот-
ность суспензоида равна некоторой средней плотности всей взвеси.
Между тем плотность взвеси в отсадочной машине является перемен-
ной по высоте постели и изменяется в течение всего цикла отсадки.
К недостаткам суспензионной модели следует отнести также и то,
что она силы, действующие на частицу, рассматривает в статических
условиях. Колебательному движению отводится лишь роль в одних
случаях создавать максимально возможное сплочение материала,
в других — оптимальное разрыхление.
В результате колебательного движения среды возникают динами-
ческие силы, без учета которых математическое описание процесса
разделения не может претендовать на высокую точность.
Попытка учесть динамику процесса 1281 нс приводит к однознач-
ному ответу относительно явлений, имеющих место при формирова-
нии постели отсадочных мапгип. Однако недооценивать значение
суспензионного направления в теории отсадки было бы неправиль-
ным. Положительным в нем является то, что опо рассматривает
не только единичную частицу и ее обособленное поведение в среде,
но и всю совокупность частиц, связанных между собой жидкой фазой
и образующих массовую систему со свойствами, отличными от свойств
каждой фазы отдельно. При изучении этой системы были введены
некоторые статистические параметры, характерные для отсадочной
постели при ее колебательном движении. К таким параметрам прежде
всего следует отнести разрыхлеппость слоя материала, его плот-
ность и статистический коэффициент неустойчивости с.
Суспензионная модель была использована в практике обогащения
полезных ископаемых для улучшения режимов отсадки, расширения
диапазона крупности обогащаемого материала и повышения произ-
водительности отсадочных машин за счет перехода па более низкие
числа пульсаций.
Энергетическая модель. Впервые энергетическая
модель отсадкп была сформулирована Ф. В. Майером в конце соро-
ковых годов и полечила последующее развитие в работах более позд-
него периода |71, 164, 167].
Сущность этой модели заключается в том, что нерасслоенная
отсадочная постель представляется как механически неустойчивая
система, обладающая определенным запасом потенциальной зпергип.
При подводе к этой системе внешней энергии, в частности потока
жидкости при отсадке, силы сцепления и трения между частицами
42
Содержание тяжелого продукта, % ди-
соты поыпели
Рис. 16. Изменение центра тяжести бинар-
ных смесей после отсадки в зависимости от
содержания в них тяжелого компонента:
1 — уголь — промпродукт; 2 — кальцит — галенит;
3 — уголь — порода; 4 — уголь — галенит
VMi-iii.uiaioTCH и постель переходит в такое состояние, когда каждая
кн шип ее стремится занять место среди других частиц соответ-
। iiii-iiiio своему запасу потенциальной энергии, характеризуемому
Ini шческими свойствами самих частиц. В этом случае вся система
- (ромится к устойчивому состоянию при ее минимально потепциаль-
п<>11 энергии. Этому усло-
жни отвечает разделение
и...си на слои, в нижних
и । которых сосредоточи-
шнотся преимущественно
частицы большего размера
и большей плотности. При
ном основная часть по-
тенциальной энергии пре-
образуется в работу по
преодолению всех видов
сопротивлений между ча
<• гидами.
Рассматривая энерге
тпческое состояние бипар
пой смеси, можно легко
убедиться 1671, что мак-
симальное снижение цент-
ра тяжести AS равно ча-
стному от деления разно-
сти потенциальных эпер
гий до и поело расслоения
па суммарную массу XG
компонентов смеси, т. с.
= (26)
где П,, и П\ — потенциаль-
ная энергия перасслоеп-
пого и расслоенного мате-
риала.
Если в формуле (26) выразить потенциальную энергию П„, Пу
и суммарную массу SG через насыпные плотности и объемные выходы
компонентов смеси в процентах высоты отсадочной постели, то после
некоторых преобразований выражение (26) примет вид
лс— р Р) (Уг—Vi)
2fYZP+Yi(100-p)| ’
(27)
где Ti и у2 — насыпные плотности легкого и тяжелого компонентов
смеси, кг/м3; р — содержание тяжелого продукта, % высоты постели.
Из уравнения (27) следует, что величина снижения центра тяжести
зависит не только от плотности отдельных зерен, как это предпола-
галось ранее, но также от разности удельных насыпных весов
43
отдельных компонентов и среднего удельного насыпного веса обога-
щаемого материала. Чем больше эта разница и меньше средний на-
сыпной вес обогащаемого материала, тем эффективнее протекает
процесс разделения в отсадочных машинах.
На рис. 16 показано изменение центра тяжести различных бинар-
ных смесей после полного их расслоения при различном содержании
в них тяжелого компонента.
Как видно из рис. 16, снижение центра тяжести зависит также от
соотношения плотностей тяжелого и легкого продуктов, содержания
разделяемых компонентов и общей высоты слоя.
Следует отметить, что энергетическая модель не дает объяснения
явлениям, происходящим в течение одного цикла отсадки. Она рас-
сматривает состояние отсадочной постели лишь после определенного
времени протекания процесса.
С физической точки зрения, кинетика отсадки представляется как
уменьшение потенциальной энергии смеси зерен относительно какой-
либо выбранной системы отсчета [72]. За начало отсчета принимается
решето отсадочной машины.
Проводя аналогию между отсадкой и многочисленными процес-
сами в физике, автор энергетической модели высказывает предполо-
жение, что скорость изменения потенциальной энергии отсадочной
постели при ее расслоении пропорциональна этой энергии и матема-
тически может быть записана в следующем виде:
где IIt — текущее значение потенциальной энергии расслаивающейся
смеси, Дне; к — постоянный коэффициент, характеризующий ско-
рость изменения.
После интегрирования уравнение (28) примет вид
1п П^-kt + C. (29)
При t 0 IIt -> Ло и постоянная интегрирования С = In По.
Подставляя значение С в выражение (29), получим
nt=noe-kt.^ (30)
Если за начало отсчета принять предельное положение центра
тяжести расслоенной смеси и разделить правую и левую части урав-
нения (30) па суммарный вес компонентов смеси SG, то уравнение (30)
примет вид
Д(5)г = Д5(1-е-«), (31)
где Л (S)t — текущее значение положения центра тяжести, м; AS —
положенно центра тяжести нерасслоенной смеси, м.
В дальнейших исследованиях 116-4] показано, что снижение центра
тяжести при отсидке происходит не непрерывно, а дискретно в зави-
симости от числа 11ро|1.1иедс1111ых циклов.
44
В этом случае уравнение (31) примет следующий вид:
А (S)n — AS (1—e“nIn?),
(32)
। щ п — число циклов; In X — постоянный коэффициент, характери-
зующий скорость снижения центра тяжести, аналогичный коэффи-
циенту к в выражении (31).
Рис. 17. Схема перемещения мелких частиц большой плотности в слой крупных
частиц малой плотности
Рис. 18. Схема перемещения мелких частиц малой плотности в слой крупных
частиц большой плотности
Максимальное снижение центра тяжести возможно только при
и —► оо. Иными словами, полное разделение материала по плотности
при отсадке с энергетической точки зрения нс может быть достигнуто
в конечный промежуток времени.
Практические выводы по рассмотренным работам сводятся в основ-
ном к рекомендованному циклу отсадки, при котором решающая
роль отводится периоду восходящего хода жидкости.
Используя основные положения энергетической модели,
С. В. И. Вал Копнен |20] особое внимание обращает па тот факт,
что на положение центра тяжести отсадочной постели кроме разницы
в плотностях отдельных компонентов смеси заметно влияет также
гранулометрический состав обогащаемого материала.
В связи с этим крупность обогащаемого материала он рекомендует
оценивать так называемым числом крупности, которое представляет
собой отношение объема крупных частиц к общему объему всего
твердого материала.
На рис. 17 показана схема перемещения мелких частиц, ограни-
ченных плотностью 1800 кг/м3, в верхние слои крупного угля плот-
ностью 1400 кг/м3, а на рис. 18 — аналогичная схема для перемеще-
ния этих же частиц в нижние слои крупной породы плотностью
2600 кг/м3.
45 .
Когда произойдет взаимозамещение одних частиц другими в зави-
симости от их крупности и плотности (см. рис. 17), общее изменение
потенциальной энергии системы Дроб будет
Ароб — ^Pi + Ар2 + Лрз = О,
(33)
где Лр± — приращение потенциальной энергии, вызванное переме-
щением слоя мелких частиц в слой крупных частиц (А/?! =
= (pMgpMhh2x)', &р2 — приращение потенциальной энергии, вызван-
ное смещением всего слоя крупных частиц книзу на расстояние Дй2
(Ар2 = —<Рк^ркЛ1АЛ2); Ар3 — приращение потенциальной энергии,
вызванное перемещением крупных частиц вверх вследствие увеличе-
ния толщины слоя [Ард = <pKgpK (h1 — х) 6 (Аж)1; <рк и <рм — коэффи-
циент сплочения для крупных и мелких частиц; рк и рм — кажущаяся
плотность крупных и мелких частиц в воде; g— ускорение свободного
падения; 6 (Аж)— увеличение толщипы слоя крупных частиц в резуль-
тате вытеснения их мелкими частицами (6 (Дж) = ^кЛо^+ЧгмАй»-ДцЖ).
ЧА₽Дх)
Подставив в уравнение (33) приведенные выше значения прираще-
нии потенциальной энергии и выполнив некоторые преобразования
(заменив ^|=а, —= | и приняв, что <рк = (p.tI = <ркм), оконча-
тельно получим
Дроб = -g- «5 - «+ (1 - В) [ф;м-^+а) - 1] = 0, (34)
где g&x — «число крупности»; <р (дДг) — коэффициент сплочения
для слоев Дж.
Аналогичные расчеты для случая, когда мелкие частицы промпро-
дукта находятся над слоем крупной породы (см. рис. 18), приводят
к следующему результату:
Ар^б = (1 - г] -^) Г Р)- 1] - р (П + 1) = 0, (35)
> Рк / ф J
I/ о
где т1 = -т£- и Р ;
«1 Аэ?
<р Ы — коэффициент сплочения для слоев Ар в зависимости от
«числа крупности» gAy. Коэффициенты ср (рДл) и <р (g^y) определяют
из графика (рис. 19).
На основании анализа уравнений (34) и (35) и экспериментальных
исследований Бан Копнен приходит к заключению, что разделение
частиц в отсадочных машинах обусловлено не только их плотностью,
но и стремлением занять определенное место в слоях постели в зави-
симости от крупности. При этом силы, вызывающие разделение по
крупности, проявляются вследствие различной пористости слоев
постели или, иными словами, обусловлены различной объемной
плотностью, зависящей от «числа крупности» данного слоя. Этим,
по мнению Бан Коппепа, объясняется засорение при отсадке легкого
46
продукта мелкими тяжелыми частицами, а тяжелого — мелкими
н i ними частицами.
Эти исследования также показывают, что в отсадочной машине
кроме разделения по плотности одновременно происходит перемеши-
niiiine слоев между собой в зависимости от крупности обогащаемых
чпггиц, что ведет к снижению эффективности процесса, особенно
Рис. 19. Зависимость коэффициента сплочения от числа крупности
g для однородного угля, промпродукта и породы крупностью
0,5—8 мм
при обогащении материала в неклассифицированном виде, так как
в этом случае имеет место максимальное заполнение мелкими зер-
нами промежутков, образованных более крупными зернами.
Исследование явлений перемешивания, несомненно, представляет
интерес с точки зрения интенсификации отсадки. Этим объясняется
повышенное внимание к нему в последние годы *30, 174].
Так, экспериментально установлено |30], что перемешивание
частиц различной крупности имеет статистический характер: чем
меньше размер частиц, тем больше разброс их в смежные слои.
Заслуга сторонников энергетической модели отсадки состоит
в том, что они анализируют совокупность частиц различных физиче-
ских свойств как единую массовую систему.
Однако в этих исследованиях нс принимаются во внимание дина-
мические силы, возникающие вследствие колебательного движения
среды. Разделение материала во плотности объясняется только реа-
лизацией потенциальной энергии, заключенной в нерасслоенном
материале.
Энергетическая модель отсадки не раскрывает взаимосвязи между
изменением потенциальной энергии в различных фазах отсадочного
цикла и скоростью протекания процесса расслоения, роль которой,
как известно, является определяющей.
По мнению сторонников этой модели, реализовать потенциальную
энергию, заключенную в одной и той же нерасслоепной смеси, до
одинакового конечного состояния можно при различном способе
разрыхления постели. При этом оказывается также, что энергия,
подводимая колеблющейся жидкостью к системе зернистого мате-
риала, не играет решающей роли, так как достаточно лишь каким-
либо образом уменьшить внутренние силы трепия и сцепления между
47
частицами и произойдет высвобождение потенциальной энергии.
Материал разделится по плотности.
Однако это положение не совсем обосновано. При отсадке реша-
ющую роль играет и форма подведения внешней энергии, часть кото-
рой расходуется на разрыхление, а часть на ускорение процесса
разделения.
Несмотря на некоторые существенные недостатки, энергетическая
модель все же довольно обстоятельно раскрывает общую статисти-
ческую суть расслоения и устанавливает взаимосвязь между каче-
ством разделения и фактором времени.
Вероятностно-стат и стичес к ая модель. Во
взвешенной постели отсадочных машин, состоящей из множества
частиц различной плотности и крупности, непрерывно происходит
перемещение их отдельных групп как в вертикальном, так
и горизонтальном направлениях с общей тенденцией движения
к местам выгрузки и вертикального перемещения в свои слои
равновесия.
Это объясняется тем, что многие частицы обладают одинаковым
количеством движения, зависящим от плотности, крупности, формы
частиц и их скорости стесненного перемещения. Вследствие много-
численных соударений как упругого, так и неупругого характера
происходит непрерывный обмен количеством движения между части-
цами. Но так как эти факторы носят случайный характер, то и траек-
тории движения частиц в каждый отрезок времени также имеют
случайный характер.
Для сравнительно крупных частиц превалирующим является рас-
сеивание, связанное непосредственно с соударениями частиц и турбу-
лентным перемешиванием. Для мелких же частиц, размер которых
соизмерим с размерами промежутков между более крупными части-
цами, характерным будет рассеивание, связанное в основном с нерав-
номерностью распределения скоростей жидкости внутри постели.
В результате этих явлений в отсадочной постели кроме закономер-
ного расслоения по плотности происходит также и процесс частичного
перемешивания частиц как в пределах своего слоя равновесия, так
и па границах слоев с различной плотностью. Но так как общая тен-
денция распределения частиц по плотности достаточно убедительно
подтверждена многочисленными теоретическими и эксперименталь-
ными исследованиями и практикой обогащения полезных ископаемых
в отсадочных машинах, основной задачей вероятностно-статистиче-
ской модели является определение физических факторов и законо-
мерностей формирования постели, т. е. перехода частиц
различной плотности и крупности из беспо-
рядочного состояния в упорядоченное, ха-
рактерное для расслоенной постели.
Впервые теоретические работы в этом направлении были выпол-
нены Н. Н. Виноградовым [21].
На основании анализа полученных экспериментальных данных он
выдвинул предположение, что число частиц, выделившихся в свой слой
48
равновесия, пропорционально числу этих же частиц, оставшихся
и зоне разделения. Математически это записывается в виде
= -kFp, (36)
где Fp — текущее содержание рассматриваемых частиц в зоне раз-
деления в долях единицы; к — коэффициент пропорциональности,
характеризующий удель-
ную скорость разделе-
ния, 1/с.
После интегрирования
уравнения (36) получим
hiFp = -/rt + С. (37)
По аналогии с уравне-
нием (30) можно записать
У’р = (38)
где F„ — содержание рас-
сматриваемых частиц в ис-
ходном материале.
Выражение (38) харак-
теризует число частиц,
оставшихся за время t
в зоне разделения.
Соответственно число
частиц, выделившихся в
свой слой за то же вре-
мя t, будет
FB=F„(l-e-^. (39)
Это уравнение характе-
ризует кинетику отсадки,
т. е. процесс выделения
фракций в соответству-
ющие продукты. Для про-
время расслоения, мин
Рис. 20. Изменение выхода концентрата (7,
2, 3, 4) и скорости образования концент-
рата 1', 2', 3', 4' в зависимости от времени
расслоения материала:
1 и Г; 2 и 2'; з и 3'; 4 и 4‘ — содержание легких
фракций (с 1500 кг/м8) в концентратах соответст-
венно 95, 9G, 98 и 99%
верки теоретических поло-
жений были проведены специальные экспериментальные работы с
углем на лабораторной отсадочной машине периодического действия.
Исходный уголь крупностью 0,5—13 мм подвергался отсадке
в течение различного времени. После каждого опыта отсадочная по-
стель делилась на элементарные слои и каждый слой подвергался
подробному фракционному анализу.
Результаты опытов показаны на рис. 20.
Эти зависимости достаточно хорошо согласуются с вышеприве-
денными теоретическими результатами.
Из выражения (39) и рис. 20 также следует, что одноименные
фракции выделяются в свои слои равновесия уже в самом начале
4 Заказ 375
49
процесса разделения. Наиболее интенсивное выделение частиц про-
исходит в начальный период, а по мере увеличения t скорость разде-
ления уменьшается, асимптотически приближаясь к нулю. Чем
больше содержание в исходном материале фракций, которые должны
быть выделены, тем больше скорость их разделения.
Дальнейшее развитие эта модель отсадки получила в работах
целого ряда исследователей (10, 80, 110, 115, 127, 168].
Разрыхленная постель отсадочной машины в теоретических ис-
следованиях Э. Э. Рафалес-Ламарка 1110] рассматривается как сус-
пензоид, в кото рем на частицы действуют гидродинамические и меха-
нические силы, случайно изменяющиеся по отношению к их среднему
значению. При этом перемещение массы частиц подчиняется опре-
деленной закономерности и в общем виде может быть выражено
функциональной зависимостью
= Рс, P.) + Aj/„ (40)
где / (t, рс, р ) — функциональная составляющая перемещения г/£,
зависящая от времени t, плотности суспензоида рг и плотности ча-
стиц рс; Дг/£ — случайная составляющая перемещения частиц.
Из уравнения (40) следует, что перемещение любой однородной
по физическим свойствам группы частиц в отсадочной постели ха-
рактеризуется перемещением их центра распределения и некоторым
разбросом по смежным слоям, который можно охарактеризовать
дисперсией, являющейся функцией времени.
На основании вышеизложенного в наиболее общем виде процесс
разделения при отсадке математически может быть описан уравне-
нием Колмогорова:
- 4г w)Ю. (41)
где W — плотность распределения вероятности перемещения частиц
в .слой толщиной dx\ А — коэффициент, характеризующий переме-
щение частиц вследствие действия гравитационной силы и сопроти-
вления средн; В — коэффициент перемешивания частиц вследствие
воздействия случайных факторов.
Если принять, что вероятность перехода тяжелых частиц в ниж-
ние слои больше, чем вероятность перехода их в верхние слои, и что
эти вероятности являются постоянными во всей области постели, то
уравнение (41) преобразуется в уравнение диффузии в поле силы тя-
жести, известное как уравнение типа Фокера — Планка:
= (42)
dt их 1 дх1 ' '
Это уравнение применительно к отсадке было решено методом
статистических испытаний (110]. Вероятность перехода р группы
однородных частиц от слоя к слою зависит от глубины опускания у,
т. е- р = f (у).
50
Функция полной вероятности этого перехода
W (у, t + M) = pW(y—/\y, t) + qW(y, t).
Разложение этой функции в ряд Тейлора приводит к уравнению
И’(у, t)+™^-^t = p[w(y, t)-dW-£ f)Ay +
+4- d2W<$- (ду)2]+(<3)
где q — вероятность задержки частицы в слое.
Если вероятность перехода в нижележащий слой и вероятность
1
задержки в рассматриваемом слое равны, т. е. когда р = q = у,
тогда функция вероятности W (у, t) тождественно равна (р+у)Х
XW (у, t), и уравнение (43) имеет вид
0W (У _ п ow (У 0 । 1 „ (ау)2 02w (У’t) (/.7л
dt ~ р At ’ dy *" 2 р М дуг v '
Следует обратить внимание, что выражение (44), характеризу-
ющее изменение функции вероятности перемещения частиц из одного
слоя в другой, аналогично выражению (42), если коэффициенты А
и В соответственно равны:
м/с
В=-ТР-^Г = -ТА^’ м2/с ' ( }
Первый коэффициент характеризует скорость опускания центра
распределения, а второй — дисперсию сг2 или, иными словами, раз-
брос частиц вокруг центра распределения.
Как видно из соотношений (45), скорость перемещения центра
распределения и разброс частиц вокруг этого центра пропорцио-
нальны вероятности перехода частиц из одного слоя в другой.
Установлено, что вероятность перехода частиц из слоя в слой
по мере их приближения к слою равновесия убывает пропорцио-
нально глубине погружения, т. е.
р = 1—L=1-----EL_
Г П Уггах
(46)
Соотношения (45) приводятся к виду
Пт = Птах fl-----)
т аХ \ Утах J
О2 = 4 Птах ( 1--Утах
\ 2/тах /
(47)
где i — номер слоя; п — общее число слоев; yt — расстояние от
центра распределения до слоя равновесия (рис. 21), м; утт — рас-
стояние от начала отсчета до слоя равновесия, м; рт и пп1ах — текущее
4*
51
и максимальное значения скорости перемещения центра распре-
деления, м/с.
Первое уравнение из (47) молено представить как
Рис. 21. Положение центра распределения однородных частиц по отношению
к своему слою равновесия
I — плоскость отсчета; II — слой равновесия
Рис, 22. Сопоставление расчетных (7), экспериментальных (2) и теоретических (3)
данных
После его интегрирования и некоторых преобразований получим
выражение, характеризующее перемещение центра распределения
группы однородных частиц в разрыхленной постели,
(^шах Л
1—е )• (49)
или
Ут=J/max (1 — e~kt), (50)
где к = —ш-х- — коэффициент, характеризующий удельную
!/тах
скорость перемещения, постоянный для определенных свойств обога-
щаемого материала и заданных гидродинамических параметров от-
садки, 1/с.
52
Совместное решение второго уравнения из (47) и уравнения (50}
дает
и2 = -^-у2„ ke~kt. (51)
Таким образом, перемещение центра распределения однородных
частиц и их разброс вокруг этого центра характеризуются экспо-
ненциальным законом и зависят в основном от удельной скорости
перемещения к.
Данные, рассчитанные по формуле (49), согласуются с экспери-
ментальными данными (рис. 22), полученными при разделении угля
крупностью 0,5—13 мм в лабораторной отсадочной машине.
Теоретическая модель, разработанная на основе методов теории
вероятностей (110], пока только качественно объясняет формирова-
ние слоев отсадочной постели. Какова же взаимосвязь между коэф-
фициентом к и параметрами режима колебаний и характеристикой
обогащаемого материала, в настоящее время пока еще не устано-
влено.
В реальных условиях переход частиц от слоя к слою, по-види-
мому, будет характеризоваться более сложной по сравнению с выра-
жением [501 функцией вероятности, зависящей не только от глу-
бины опускания частиц, но и от времени протекания процесса, связан-
ного с транспортированием материала в отсадочной машине.
При выводе теоретической зависимости извлечения частиц в слой
толщиной Ду, находящийся па расстоянии у от решета отсадочной
машины, Е. А. Непомнящий [80, 81, 83] исходит из допущения о то-
ждественности в уравнении (42) функции вероятности W и плот-
ности распределения извлечения е.
При граничных условиях, когда обогащаемый материал подается
тонким слоем на поверхность постели и частицы, дойдя до решета,
свободно проходят через пего и когда плотность распределения из-
влечения подчиняется закону дельта-функции б (у — Л), извлечение
тяжелых фракций в подрешетный продукт отсадочной машины харак-
теризуется выражением
Р1+1Л* _
е = 1____2g2V е ‘, (52)
т р2-Н/г2 + 2Л
где
, , Г А , Л2 ,
Pi — h —
— безразмерные параметры, характеризующие относительную тол-
щипу отсадочной постели и относительное время процесса; h —
высота отсадочной постели, м; t — время отсадки, с.
Для случая равномерного начального распределения и при тех же
граничных условиях извлечение тяжелых фракций
/ - h\ р1+4Л‘! 7
2pi (pi —4ft sin рде2") £ 4£2
Ет 1 (p2 + 4A2)(p2 + 4ft2 + 2*)
(53)
53
На рис. 23 и 24 показаны извлечения тяжелых фракций в функ-
ции времени при различной относительной высоте Л, рассчитанной
соответственно по формулам (52) и (53).
А. М. Базилевский [10] определил, что параметры h и t связаны
с производительностью отсадочной машины соотношением
__— = Г Qb л1/»
Рис. 23. Изменение извлечения фракций во времени в зависимости от пара-
метра h для начального распределения но дельта-функции
где Q — объемная производительность отсадочной машины, м3/с;
Ъ — ширина решетного отделения отсадочной машины, м; I —
длина отсадочной машины, м; 0 — коэффициент разрыхлеппости от-
садочной постели.
Если в выражениях (52) и (53) в показатель степени при е под-
ставить вместо t его значение, то коэффициент перед абсолютным вре-
менем t окажется не чем иным, как удельной скоростью разделения
. + А-2
к=—-----------•-тп- 1/с.
4*2 2В
(55)
Таким образом, извлечение фракций в свои продукты, согласно
уравнениям (52) и (53), в значительной степени зависит от начального
распределения зерен в объеме постели и' заданных граничных усло-
вий при решении уравнения (42). При равномерном начальном рас-
пределении изменение извлечения фракций во времени имеет явно
выраженную экспоненциальную закономерность (см. рис. 23); тогда
как при дельта-распределении извлечение фракций изменяется по
более сложному закону (см. рис. 23).
Что касается начального распределения в реальных условиях
отсадки, то оно, по-видимому, отличается от каждой из рассмот-
ренных выше предпосылок, так как поступающий на обогащение ма-
териал, как правило, изменяется во времени по своему составу и за-
гружается в машины неравномерно как по высоте, так и по ширине
отсадочной постели.
54
О. Н. Тихоновым (126, 127/ в систему сил, действующих на ча-
стицы в отсадочной постели, была введена еще так называемая
градиентная сила, зависящая от функции распределения вероятности
grad и/,
И
(56)
Рис. 24. Изменение извлечения фракций во вре-
мени в зависимости от параметра h для равно-
мерного начального распределения
где ф — коэффициент сопротивления среды; В — коэффициент пере-
мешивания, м2,с; И — функция распределения вероятности от
плотности частиц р , высоты постели h и времени отсадки t.
Для граничных условий, когда перемещения частиц в верхней
и нижней частях постели полностью отсутствуют, из уравнения (42)
с учетом градиентной силы было найдено, что движение однородных
частиц в постели отсадочной машины характеризуется уравнением
Л dW . g / л
— *--------“г ~Г- I Рз
у (jy 1 ч|) I 1
(57)
где у — массовая доля рассматриваемой фракции; g — ускорение
свободного падения, м с2; Ртш 11 Ртах—минимальная и максималь-
ная плотности разделяемых частиц, кг/м3.
При условии, что функция распределения вероятности
W ------------------ const,
Ртах — Pmin
т. е. когда обогащаемый материал представлен одинаковым числом
всех частиц и когда разность р[Пах — pmin является достаточно
55
большой, извлечение однородных фракций в свои слои равновесия
определяется из выражения
е(Р)-4{1+ф[]/^(Р3-РР)]}. (58)
где Ф — интегральная функция нормального закона распределения;
Время, с
Рис. 25. Перемещение центра распре-
деления частиц различной плотности
во времени (высота отсадочной постели
250 мм; крупность частиц 3—С мм):
1 3 — частицы плотностью соответственно
1400—1500; 1600—1700 и 1900—2000 кг/м’
преобразуется в весьма сложное
без применения ЭВМ не поддает*
C==lim
1 , .
И Рр — 2 (Ртах Рт1п)”
Эти теоретические исследо-
вания по существу сохраняют
те же недостатки, о которых
уже упоминалось при анализе
модели, предложенной Е. А. Не-
помнящим: излишне упрощен-
ная модель функции начального
распределения частиц в постели
отсадочных машин и идеали-
зированные начальные условия,
не характерные для реального
процесса отсадки. Кроме того,
следует отметить, что при вве-
дении в выражение (42) более
сложных начальных и гранич-
ных условий и более сложных
функций распределения, оно
нелинейное уравнение, которое
я интегрированию.
Опытная проверка теоретических закономерностей (50) и (51)
была выполнена в УкрНИИуглеобогащении (1151.
Для определения положения центра распределения и дисперсии
опыты проводились на угле крупностью 1—13 мм, содержащем 50%
легких (<1500 кг/м3), 12% средних (1500—1800 кг/м3) и 38% тяже-
лых (>1800 кг/м3) фракций.
При различной продолжительности расслоения наблюдалось
перемещение контрольных частиц различной плотности и крупности
из верхних слоев постели в нижние и наоборот.
По результатам опытов построены кривые перемещения центра
распределения частиц крупностью 3—6 мм и различной плотности
(рис. 25).
Несмотря на случайный характер распределения контрольных
частиц по отдельным слоям постели, перемещение центра их распре-
деления имеет явно выраженную закономерность.
На рис. 26 показано изменение скорости перемещения центра
распределения в зависимости от времени расслоения.
Наибольшая скорость перемещения центров распределения на-
блюдается в начале процесса разделения. При увеличении времени
56
пульсаций скорость экспоненциально убывает и при времени более-
120 с приближается к нулю. При этом дисперсии частиц также до-
стигают максимальных значений в начальный период (рис. 27).
Li дальнейшем частицы постепенно сосредоточиваются в своих слоях.
Гис. 26. Изменение скорости
перемещения центра распре
деления в зависимости от
времени расслоения (высота
отсадочной постели 250 мм;
крупность частиц 3—6 мм):
перемещение частиц сверху
вниз:
1—3 — частицы плотностью соот'
ветствевно 1400—1500; 1600—1700i
1900—2000 кг/м8;
перемещение частиц снизу
вверх:
4—6 — частицы плотностью соот-
ветственно 1400—1500; 1600—1700;
1900—2000 кг/м8
равновесия. При времени около 180 с дисперсия достигает минималь-
ного значения.
Разброс частиц вокруг своего центра распределения зависит от
их плотности и размера. Для фракций плотностью 1400—1500 кг/м3-
Рис. 27. Изменение диспер-
сии во времени (высота
отсадочной постели 250 мм;
крупность частиц 3—6 мм):
1—3 — ' частицы плотностью
соответственно 1400—1500;
1600—1700; 1900—2000 кг/м8
минимальная дисперсия составляла 5 см2, а для фракций 1900—
2000 кг/м3 ее величина достигала лишь 2 см2.
Характер перемещения и дисперсия для частиц, расположенных
в начале опыта в нижней части отсадочной постели, аналогичны
57
описанным при движении контрольных частиц сверху вниз. Скорости
перемещения в данном случае значительно меньше.
Формирование слоев отсадочной постели начинается с интенсив-
ного перемещения всех частиц относительно друг друга. В течение
первых 10 с пульсаций происходит быстрое перемещение тяжелых
и средних по плотности частиц из верхних слоев постели в нижние.
В этот же период легкие и средние частицы, оказавшиеся до начала
разделения в нижних слоях, также сравнительно быстро переме-
щаются к средним слоям.
При этом основная масса тяжелых частиц, перемещающихся
сверху вниз, и легких, перемещающихся в обратном направлении,
концентрируется в средних слоях.
При столкновении частиц различной плотности, где наиболее
вероятна их встреча, между ними происходит обмен кинетической
энергии. Это приводит к снижению скорости перехода частиц из слоя
в слой. Частицы же промежуточной плотности, достигнув своего
слоя, поглощают часть кинетической энергии от встречных потоков
тяжелых и легких частиц, препятствуя тем самым переходу этих
частиц к своим слоям равновесия.
Таким образом, чем больше содержится в обогащаемом материале
фракций промежуточной плотности и, следовательно, чем больше
толщина слоя этих частиц, тем труднее легким и тяжелым части-
цам преодолеть барьер из частиц промежуточной плотности и достиг-
нуть своего слоя равновесия.
Скорость образования слоев по плотности зависит от содержания
в исходном материале фракций, формирующих эти слои.
В частности, для угля, в котором содержание легких фракций
обычно преобладает, формирование постели начинается с концен-
тратного слоя. Затем формируется породпый слой. Так как содержа-
ние средних по плотности фракций в углях обычно незначительное,
то позднее всех образуется слой промежуточного продукта.
Засорение продуктов отсадки посторонними фракциями зависит
главным образом от разброса частиц, характеризуемого дисперсией.
Для породных и концентратных слоев характерны меньшие значе-
ния дисперсии, чем для слоя промежуточного продукта. Это объ-
ясняется тем, что на слой равновесия, состоящий из промежуточных
фракций, накладываются разбросы частиц от нижних тяжелых и
верхних легких слоев, в то время как па концентратный и породный
слои накладываются разбросы только от одного слоя, смежного с ча-
стицами промежуточной плотности.
На основании опытных данных [1151 перемещение центра рас-
пределения группы однородных частиц может быть описано урав-
нением
Ут = ytf~k'h + .Vmax (1 — (59)
где уф и кJ — параметры, характеризующие начало формирования
постели; утах и к2 — параметры, характеризующие расслоение по-
стели.
58
Значения этих параметров для частиц крупностью 6—13 мм и раз
личной плотности при перемещении центра распределения сверху
плиз приведены в табл. 8.
На рис. 28 сопоставлены экспериментальные данные с данными,
рассчитанными по формуле (59). Количественные и качественные
показатели отсадки связаны
между собой через время
протекания процесса t, в те-
чение которого обогащаемый
материал находится в отса-
дочной машине 11191.
В первом приближении
' 1=£. (60)
где L — длина отсадочной
машины, м; — средняя
Рис. 28. Сопоставление эксперименталь-
ной 1 и теоретической 2 кривых пере-
мещения центра распределения
скорость продольного пере-
мещения
м/с.
формулы (39) время отсадки
материала в ма-
шине,
Из
In
Fu
F„-F„
к
(61)
t
Но так как производительность отсадочной машины по транс-
портным условиям
Q _ ЗС»00уСрВ//рт, т/ч,
(62)
Значения параметров (/ф, кл и к2
Таблица 8
Фракция, кг/м3 Параметр
^Ф к, Л2
1400—1500 3,25 0,039 0,021
(500—1000 8,09 0,049 0,024
1600- 1700 6,67 0,046 0,024
1700-1800 4,55 0,051 0,029
1800—1900 5,21 0,053 0,029
1900—2000 8,53 0,059 0,029
то с учетом выражений (60) и (61)
Q =
3f>0<r\CpRlfLk .
---------------, т/ч,
(63)
/и
1 F„-FB
59
где Тер — средняя насыпная плотность материала постели, т/м3;
Б — ширина отсадочного отделения, м; II — высота отсадочной по-
стели, м.
Знаменатель выражения (63) характеризует точность разделения
материала в отсадочной машине.
Для удобства дальнейшего анализа выражение, находящееся
иод знаком логарифма, можно преобразовать:
F„-F„
F„
(64)
р
Отношение ------это извлечение выделившейся фракции в свой
Гй р
продукт, а все выражение 1------погрешность извлечения, кото-
рая измеряется содержанием данной фракции в «чужих» продуктах.
Учитывая зто, введено понятие «критерий точности разделения»
т), который является натуральным логариф-
мом обратной величины погрешности извле-
чения.
Общая погрешность извлечения для всех продуктов характери-
зуется суммой засоряющих фракций 2а в этих продуктах, выражен-
ной в долях единицы или в процентах по отношению к поступающему
па обогащение материалу:
F« _ 1
Л'и — Г к а
Критерий точности разделения
11 = 1п V—•
2j «
Таким образом, с учетом выражения (66) связь между производи-
тельностью отсадочной машины и качеством продуктов отсадки будет
выражена уравнением
(67)
Для установления зависимости между коэффициентом К и чис-
лом пульсаций среды п А. Г. Мелик-Степановой и Г. М. Гурвич
были проведены специальные экспериментальные исследования в про-
мышленных условиях (рис. 29). Оптимальные числа пульсаций
в 1 мин для отсадки угля, при которых коэффициент скорости раз-
деления является максимальным, находятся в пределах 48—55.
Так как скорости опускания и подъема частиц, отличающихся
по плотности, различны и коэффициент скорости разделения умень-
шается с уменьшением размера частиц, то для сокращения времени
достижения тяжелыми и легкими фракциями своих слоев равновесия
«0
целесообразно загрузку обогащаемого материала производить внутрь
отсадочной постели.
Кроме того, для повышения качества разделения целесообразно
увеличивать время отсадки либо увеличением длины отсадочного
отделения, либо уменьшением производительности отсадочных ма-
шин. В этом случае можно
«вкидать, что дисперсия
частиц вокруг центров
распределения будет стре-
миться к минимальному
значению и, следователь-
но, взаимозасоренность
продуктов отсадки посто-
ронними фракциями будет
минимальной.
В исследованиях Г. М.
Гурвича 1381 приводятся
данные о том, что частицы
при перемещении к своим
слоям равновесия не зани-
мают по высоте постели
строго определенное поло-
жение, а беспорядочно
перемещаются в опреде-
ленном ее объеме. Это вы-
зывается, по мнению авто- рис. gg. Изменение коэффициента К скоро-
ра, хаотическими ударами ,сти отсадки от числа пульсаций в 1 мин
о частицы вихрей турбу-
лентного потока жидкости. Описываемое явление можно характе-
ризовать следующим дифференциальным уравнением:
т «₽(?«) . ^^(Рт-Рл)(1-0) - d(^)
“2 dti 1 ОЯ И)— S°3 dt —
(68)
где т — масса частицы; (х2) — среднестатистическая амплитуда бес-
порядочного перемещения частиц; d:, — размер частицы; рт —
плотность тяжелых частиц; р„ — плотность легких частиц; Н —
высота постели; £ — коэффициент механического сопротивления ча-
стиц; ф — коэффициент сопротивления движению жидкости; W„ —
объем постели в разрыхленном состоянии; иж — скорость потока
жидкости до решета отсадочной машины; у — коэффициент у =
= V — постоянный коэффициент; Wo — объем
постели в сплоченном состоянии. Остальные обозначения прежние.
61
В результате решения уравнения (68) на ЭВМ было получено
(^2) --- - sin (у i + 6), (69)
л / 1 лс!з “
у^[^(Рт_Рл)(1_6)] +_^.
где 6 — сдвиг фаз.
На рис. 30 показаны экспериментальные и рассчитанные по фор-
муле (69) кривые зависимости среднестатистической амплитуды
беспорядочных перемещений
частиц от их крупности.
По мере уменьшения круп-
ности частиц обогащаемого
материала среднестатистиче-
ская амплитуда беспорядоч-
ного перемещения частиц
значительно увеличивается.
В некоторых случаях опа
может во много раз превы
птать амплитуду колебаний
частиц в слое своей плот-
ности.
Рис. 30. Изменение среднестатистической
амплитуды беспорядочпого перемещения
частиц в зависимости от их крупности:
1 — частицы плотностью 1350 кг/№; 2 — теоре-
тическая кривая; 3 — частицы плотностью
1860 кг/м3
Практически это озна-
чает, что при обогащении
широко классифицирован-
пого материала мелкие ча-
стицы большой плотности
интенсивно выбрасываются
в верхние легкие слои
постели, снижая общую эффективность процесса разделения.
Практическое использование результатов этих исследований и,
в частности, формулы (69) затруднено неопределенностью многих
входящих в нее параметров.
Это прежде всего касается коэффициентов механического сопро-
тивления, статистической неустойчивости, а также коэффициентов у
и X, которые в процессе отсадки могут изменяться в широких пре-
делах. Кроме того, совершенно очевидно, что объем постели в раз-
рыхленном состоянии, как и коэффициент разрыхленности, является
переменной величиной во времени. Этот параметр в значительной
степени зависит от соотношения длительности отдельных периодов
цикла отсадки, гранулометрического и фракционного состава обо-
гащаемого материала. Поэтому усредненное его значение, по-види-
мому, не будет отражать действительную физическую картину пере-
мешивания частиц при отсадке.
Т. Неессе 1168], объясняя отсадку с точки зрения статистически-
квазитермодипамического анализа, попытался установить взаимо-
связь между различными моделями этого процесса.
Ссылаясь па данные измерения Я. Тезарика 11761, показавшего,
что в отсадочной постели возникают пульсационные скорости, по аб-
62
t > потной величине значительно превосходящие среднюю скорость
ши ходящего потока. Т. Неессе пришел к выводу, что перемещение
чн< тлц в постели отсадочных машин происходит исключительно в ре-
зультате случайного воздействия сил, возникающих вследствие тур-
булентной пульсирующей скорости и от взаимодействия при столк-
ноиепиях частиц друг с другом. При этом наряду со случайным
Рис. 31. Изменение коэффициента перемешивания D стеклянных шариков
в зависимости от их крупности при 6 = 0,6/156/
Рис. 32. Расчетная схема перемещения потоков частиц в отсадочной постели
перемещением частиц в свои слои равновесия происходит еще и пере-
мешивание их некоторой части с частицами смежных слоев плот-
ности. Это явление можно оценить коэффициентом перемешивания
= (70)
где у — текущее значение координаты вертикального перемещения
частиц; t — время, затраченное на перемещение до уровня у.
По экспериментальным данным В. Бретца 11521, коэффициент пе-
ремешивания D для стеклянных шариков при 0 = 0,6 изменяется
прямо пропорционально скорости восходящего потока и крупности
шариков (рис. 31)
Поток тяжелых частиц, проходящий через едипицу площади
постели па глубине у от решета отсадочной машины,
jx=v„nt. (71)
Одновременно в обратном направлении под воздействием сил,
вызванных пульсациями скорости, проходит поток
k = (72)
Исходя из баланса этих потоков (рис. 32), можно получить
= (73)
11 !f
63
где nT — результирующий поток тяжелых частиц, участвующих
в процессе; nY — число тяжелых частиц, находящихся на глубине у,
стицы,
скорость стесненного перемещения отдельной тяжелой ча-
, dn-i
м/с; -----изменение потока частиц по высоте постели.
Рис. 33. Суммарное извлечение тяжелых
частиц по высоте отсадочной постели в за-
висимости от разницы в плотностях тяже-
лых частиц постели рт—рл
Когда потоки в обоих на-
правлениях будут равны
между собой, уравнение (73)
примет вид
П^ + пстге1 = 0, (74)
или после преобразований
dtli ,7С..
dy и ' '
Распределение тяжелых
частиц по высоте отсадочной
постели после интегрирова-
ния уравнения (75) опреде-
ляется выражением
<7С>
где п0 — число тяжелых ча-
стиц в слое равновесия. Вы-
ражение для относительного числа тяжелых частиц, выделя
ющпхся в свой слой плотности, будет иметь вид
n(y)—i—e v .
(77)
Для проверки этой теоретической зависимости были проведены
специальные эксперименты с углем крупностью 3—4 мм и плот-
ностью 1250—1300 кг/м3 [168|.
В пробу угля помещалось 500 контрольных частиц, плотность
которых в каждой серии опытов была на 50, 150, 200 и 400 кг/м3
больше средней плотности обогащаемой смеси.
После пульсаций в течение заданного времени, расслоенная проба
делилась на элементарные слои и в каждом слое определялось содер-
жание контрольных частиц.
Результаты этих исследований представлены на рис. 33 в виде
кривых суммарного извлечения контрольных частиц по высоте по-
стели для размаха колебаний воды 20 мм и частоты пульсаций 120
в 1 мин. Пунктирная линия на рис. 33 характеризует равновероят-
ное распределение частиц по всему объему постели до начала про-
цесса расслоения.
64
Сопоставление опытных данных с теоретическими, полученными
по формуле (77), показывает, что они достаточно близки только для
лшгиц, плотность которых больше средней плотности постели на
'(К) и 400 кг/м3. В других случаях соответствие проявляется в мень-
шей степени.
Вели вместо коэффициента перемешивания в выражение (77) под-
। га пить его значение из формулы (70), то уравнение (77) примет сле-
дующий вид:
_ "ст <
и (*/) = !— е у , (78)
|дс параметр при t, как и в выражении (49), характеризует удель-
ную скорость разделения.
Таким образом, несмотря па различные подходы при исследовании
отсадки как вероятностного процесса, полученные аналитические
зависимости (49) и (77) являются аналогичными.
Однако, так как параметр пст в формуле (77) характеризует ско-
рость перемещения только отдельной частицы в среде, однородной
по крупности, а аналогичный параметр в формуле (49) — разделение
группы частиц при их движении в неоднородной среде, то, по-види-
мому, выражение (77) можно рассматривать как частный случай
модели разделения, описываемой формулой (49).
Основным связующим звеном между детерминистской и вероят-
ностно-статистической моделями отсадки, по мнению Т. Неессе,
служит, с одной стороны, скорость стесненного падения отдельной
частицы, а с другой — статистический коэффициент перемешивания.
Поскольку в неоднородной среде скорость перемещения частиц
является переменной по высоте постели и зависит от многих факто-
ров, вводить в уравнение для потока частиц j скорость стесненного
падения отдельной частицы, видимо, нет никаких оснований. Не-
обходимо учитывать еще и то обстоятельство, что для массового
процесса, каким является отсадка, характерны не параметры движе-
ния отдельной частицы, а их среднестатистические значения, харак-
теризующие поведение больших групп однородных частиц.
Правомерность применения в этих исследованиях коэффициента
перемешивания пе вызывает особых сомнений, так как он действи-
тельно отражает статистическую сущность явлений беспорядочного
перемещения частиц как вокруг своего центра распределения, так
и между смежными слоями. Эти явления имеют место при отсадке
и подтверждаются многими исследованиями.
Рассмотренные выше различные теоретические модели отсадки
довольно обстоятельно раскрывают общую качественную картину
расслоения обогащаемого материала в отсадочных машинах. Однако
они пе дают надежного математического аппарата для расчета тех-
нологических результатов обогащения и тем более для прогнозиро-
вания ожидаемых результатов отсадки.
Многие коэффициенты, входящие в основные уравнения и харак-
теризующие протекание процесса разделения, пока не имеют
> За каз 375
65
конкретных количественных значений, в результате чего снижается
практическая ценность этих моделей.
Необходимо также отметить, что каждая из рассмотренных мо-
делей имеет свои преимущества и недостатки относительно других
моделей и каждая из них стремится найти правильный подход к фи-
зическому и математическому описанию процесса. При этом ни одна
из моделей не имеет явных преимуществ перед другими моделями.
Дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования
отсадки, по-видимому, должны сосредоточиваться на поисках пу-
тей к сочетанию теоретических направлений в единую систему, кото-
рая позволила бы в конечном итоге более объективно подходить
как к вопросам конструирования отсадочных машин, так и к вопро-
сам правильного выбора основных технологических и гидродинами-
ческих параметров процесса.
Для этого, по-видимому, прежде всего необходимо попытаться рас-
крыть взаимосвязи между параметрами, основанными на детермини-
стских принципах, и параметрами, имеющими статистический ха-
рактер.
2. МЕХАНИЗМ РАЗРЫХЛЕНИЯ ПОСТЕЛИ ОТСАДОЧНЫХ МАШИН
Разделение материала по плотности при отсадке возможно лишь
в том случае, если между частицами обогащаемого материала имеется
достаточное свободное пространство для их относительного пере-
мещения, а внутренние силы трения сравнительно небольшие, чтобы
воспрепятствовать такому перемещению. Иными словами, для рас-
слоения обогащаемого материала по плотности необходимо, чтобы
отсадочная постель была разрыхлена до такой степени, при которой
возможно взаимное перемещение частиц,
Разрыхленность слоев постели является связующим звеном
между технологическими и гидродинамическими параметрами от-
садки. От степени разрыхления постели и характера ее изменения
в течение цикла отсадки в значительной степени зависит эффектив-
ность процесса разделения в отсадочных машинах. Об этом свидетель-
ствует весь опыт работы отсадочных машин. Так, при малом раз-
рыхлении отсадочной постели вследствие большого ее сопротивле-
ния наблюдается значительное уменьшение скоростей опускания
мли подъема тяжелых и легких частиц к своим слоям равновесия.
При значительном разрыхлении постели интенсифицируется переме-
шивание частиц различной плотности и крупности. В обоих случаях
повышается взаимозасорение продуктов отсадки посторонними фрак-
циями и, следовательно, резко снижается общая эффективность
процесса.
Разрыхление отсадочной постели достигается динамическим воз-
действием восходящего потока воды на обогащаемый материал.
Переход отсадочной постели от уплотненного состояния к разрыхлен-
ному в основном обусловлено гидродинамикой пульсирующего по-
тока — числом пульсаций, начальной скоростью и ускорением воды,
66
«и копом изменения периодов действия восходящего и нисходящего
иноков и расходом подрешетпой воды.
В наиболее общей форме процесс разрыхления можно рассматри-
||цг1> па примере слоя частиц, через который протекает жидкость
| постепенным нарастанием скорости. Вначале, когда скорость те-
чения жидкости незначительна, слой находится в неподвижном со-
( 1ОЯНПИ. При дальнейшем увеличении скорости наступает такой мо-
leiiT, когда между силой гидродинамического сопротивления и весом
самого слоя устанавливается равновесие. В дальнейшем увеличение
пдравлического сопротивления прекращается и слой начинает no-
ri епенно расширяться, приобретая подвижность. Такое состояние
слоя обычно характеризуется и оценивается коэффициентом раз-
рыхленпости, который определяется как отношение объема свобод-
ного пространства между частицами к общему объему, занимаемому
слоем. Если общий объем слоя обозначить через Уп а объем, зани-
маемый частицами, через V2, то коэффициент разрыхленности
6==Zi_z1jl. (79)
Коэффициент сплочения, представляющий собой объем частиц
в единице объема слоя, выражается как
в = 1—0. (80)
Даже в простейшем случае, когда на слой постели действует
только восходящий поток с постоянной скоростью, ее разрыхлен-
ность зависит от многих факторов, обусловленных как физическими
свойствами частиц, так и параметрами движения жидкости.
Еще более сложны закономерности разрыхления слоя при колеба-
тельном режиме движения жидкости, когда периодически изменя-
ются направление и абсолютное зпачение скоростей и ускорений
как жидкости, так и самого материала слоя.
Определенное представление о процессе дает рассмотрение не-
которых простейших закономерностей разрыхления слоя, состоя-
щего из однородных частиц, при воздействии на него восходящего
потока жидкости с постояппой скоростью.
Например, М. Лева и др. 11631, допуская, что сопротивление обте-
канию частиц в разрыхленном состоянии является таким же, как
и в плотном слое, предложили следующее выражение, характеризу-
ющее зависимость разрыхления материала от скорости восходящего
потока:
где щ — скорость восходящего потока до слоя, м/с; ц,вт — ско-
рость свободного витания частиц в слое, м/с.
Однако экспериментальные данные, полученные многими исследо-
ваниями при изучении процесса разрыхления различных материалов,
показали, что в реальных условиях коэффициент сопротивления
5*
67
частиц в разрыхленном состоянии примерно на 20—50% ниже,
чем в плотном слое. Поэтому выражение (81) можно принимать лишь
как первое приближение действительного изменения разрыхленности
слоя в зависимости от скорости восходящего потока жидкости.
И. Ф. Ричардсон и В. Н. Заки [1701, приняв для описания рас-
ширения слоя функцию разрыхленности
6™ = _2+_, (82)
"вит ' '
экспериментально показали, что т зависит главным образом от ре-
жима движения жидкости, характеризуемого числом Рейнольдса:
Re = l,0-j-200 w= (4,35+ Ro-01;
Re = 2004-500 m = 4,45Re-°i;
Re>500 пг = 2,39,
где D, — диаметр трубы.
Сопоставление опытных данных, полученных разными исследова-
телями, с расчетными, найденными по формуле (82), подтверждают
их хорошую согласованность.
Для ориентировочных расчетов расширения слоев из однородных
частиц в зависимости от скорости стационарного восходящего по-
тока жидкости можно применять интерполяционную формулу, пред-
ложенную В. Д. Горошко, Р. Б. Розенбаумом и О. М. Тодесом [34].
0 = (2^£+2^±у-21, (83)
где Аг — критерий Архимеда.
Анализируя соотношения (81), (82) и (83), нетрудно заметить,
что они характеризуют зависимость коэффициента разрыхленности 0
от скорости восходящего потока vH и параметров ц1ИТ , Re и Аг ко-
торые, в свою очередь, косвенным образом отражают некоторые
физические свойства частиц и среды.
Если слой материала представлен неоднородными частицами, то
даже при разрыхлении его стационарным восходящим потоком на-
блюдается разделение частиц по плотности и крупности. Это явление,
как известно, приводит к изменению объема свободного пространства
между частицами слоя, неравномерно разрыхленного по высоте.
Выражения (81), (82) и (83) при исследованиях процесса отсадки
могут иметь лишь ограниченное применение, так как они были полу-
чены при разрыхлении однородных частиц в восходящем потоке
постоянной скорости.
Вопросам разрыхления слоя частиц под воздействием колебатель-
ного движения жидкости посвящено много исследований.
Б. В. Кизевальтер [56, 57], Г. Кирхберг и В. Хеншел [161] счи-
тают, что под действием восходящего потока жидкости слой мате-
риала вначале поднимается над решетом отсадочной машины как
€8
единое целое. После этого только частицы начинают постепенно
о । рыпаться от нияснего слоя. Иными словами, разрыхление мате-
риала, по мнению этих исследователей, происходит в направлении от
нижних слоев к верхним, распространяясь, таким образом, на весь
объем материала. Исходя из этих предпосылок, для определения мак-
симального значения коэффициента разрыхленности Б. В. Кизе-
нальтер предложил выражение
= е.+ 1 - ------ (84)
Znl (cosnnto — cos 2nzi<i) + “cB (1—4nt()
где 6„ — начальный коэффициент разрыхленности неподвижного
слоя; п — число колебаний жидкости, 1/с; Ио — высота слоя ма-
териала в сплоченном состоянии, м; I — размах колебаний жидкости,
м; — время от начала восходящего потока до начала разрыхле-
ния слоя, с; — время, в течение которого скорость жидкости
меньше скорости свободного падения частицы, с; иСв — скорость
свободного падения частицы в жидкости, м/с.
При небольших числах колебаний, когда скорость жидкости
в течение всего цикла меньше скорости свободного падения частиц,
т. е. при условии £х формула (84) принимает вид
= Оо+------. (85)
1 4- ~---
I cos
При больших числах колебаний, вследствие быстрого уменьше-
ния nta и £lt максимальная разрыхленпость равпа
0max = 0U+~ (8С,)
мсв
Из выражения (86) следует, что при весьма больших значениях п
величина максимального разрыхления слоя 0тах стремится к разрых-
ленности неподвижного слоя 0п. Иными словами, при больших чис-
лах колебаний слой материала начинает колебаться вместе с жид-
костью как одно целое, по разрыхляясь.
При числах и размахах колебаний, обычно применяемых в отса-
дочных машинах, формула (85) справедлива для сравнительно круп-
ного, а формула (86) — для мелкого материала.
При дальнейшем теоретическом анализе 1581 получена зависи-
мость, характеризующая разрыхленпость слоя частиц в любой мо-
мент времени t при циклах колебаний жидкости, отличающихся от
синусоидального:
6 = е°+ <87>
+ 5в-£н
69
где SB — расстояние, пройденное верхним слоем частиц за время t;
S„ — расстояние, пройденное нижним слоем за тот же промежуток
времени.
Значения Ав и >S’H определяются из предпосылок, что верхний
слой частиц поднимается со скоростью, равной разности скоростей
воды в моменты времени t и f0, и что нижний слой перемещается
относительно жидкости со скоростью ХуСв.
с I Г nwsincpo
5в = —I COS4o—coscp-------—X!-
(*8)
«1
лсоц
(89)
£cos q
‘S'h =-|-[_C0S(Pj — cos<f—f0)sinq?/|
ЛСО/о
где <₽° = — и =
(p — текущее значение фазы, характеризующей цикл колебаний
жидкости; со — частота колебаний; — угловой коэффициент, со-
ответствующий времени восходящего хода жидкости; — время
перемещения нижнего слоя частиц вверх при v = Хпсв; X — коэффи-
циент, учитывающий стесненные условия перемещения частиц ниж-
него слоя (Л <С 1).
Средний коэффициент разрыхленности слоя за полный цикл ко-
лебаний с учетом (88) определяется из выражения
2T
О () J- Г _______________
«ср ”о+ 2Г
где 2Т — полный период колебаний жидкости.
Для выявления взаимосвязи между средним коэффициентом раз-
рыхлепности 0ср и параметрами колебательного режима при различ-
ных циклах отсадки был произведен расчет 0ср по формулам (88)
и (89) для искусственной смеси, состоящей из частиц магнетита
и кварца. Средняя крупность магнетита составляла 3,5 мм, кварца
0,6 мм. Результаты расчетов прп размахе колебаний 1 — 7 мм и на-
чальном разрыхлении слоя Оо = 0,45 даны в табл. 9.
Анализ полученных результатов показывает, что в пределах ис-
следованных чисел колебаний имеет место незначительное увеличе-
ние разрыхленности слоя по сравнению с начальным значением 0О.
В более поздпих работах Б. В. Кизевальтера, А. М. Базилевского
и Э. А. Аграновской [59] были проведены теоретические исследова-
ния по определению среднего коэффициента разрыхленности 0ip,
при относительном числе пульсаций — и размахе колебаний среды
Д- , в зависимости от конечной скорости свободного падения, харак-
<0
теризуемой параметром Be (рис. 34 и 35). За единицу числа колеба-
ний (см. рис. 34) принято такое значение п0 (при заданном —),
ниже которого слой из частиц данной крупности не взвешивается.
Аналогично выбрана и единица размаха колебаний 10 (см. рис. 35).
70
J J интервале относительных частот — 10 4- 30 среднее значе-
ПО
ппе коэффициента разрыхленности достигает максимума. При даль,
п
пен тем увеличении — разрыхленность слоя уменьшается.
Среднее значение разрыхленности возрастает во всем диапазоне
у пеличения относительного размаха колебаний среды -— (см. рис. 35),
10
Рис. 34. Теоретические зависимости коэффициента разрыхле-
ния постели из однородных частиц от относительного числа
пульсаций жидкости
при — = 0,3 для различных чисел Re:
1о
Ркс. 35. Теоретические зависимости коэффициента разрыхле-
ния постели из однородных частиц от относительного раз-
маха колебаний при различных числах Re:
1—5 — Не соответственно 0,2; 1,0; 10; 50; > 500
причем характер изменения этого параметра в значительной степени
зависит от конечной скорости свободного падения частиц.
На основании вышерассмотренной теоретической модели разрых-
ления Б. В. Кизевальтер и другие исследователи для отсадки мелкого
71
Таблица 9
Коэффициент разрыхлеппости 6ср за полный цикл
колебаний жидкости
Материал постели X арактсристика цикла колебаний 1 п=170 п=250 п = 320
Магнетит 25—00—75 0,461 0,468 0,472
50—0U—50 0,453 0,463 0,468
25 - 50—25 0,463 0,472 0,483
75—00—25 0,450 0,453 0,426
Кварц 25—00—75 0,463 0,462 0,461
50—00—50 0,471 0,466 0,463
25—50—25 0,469 0,466 0,464
75-00—25 0,489 0,473 0,467
’ Продолжительность периодов восходящего потока воды —паузы—нисходящего
потока, % к длительности всего цикла.
материала рекомендуют рассчитывать число колебаний среды по
формуле
(90)
где п — число колебаний среды, 1/мип; Дг — коэффициент, завися-
щий от числа Re для условий свободного падения частиц в жидкости;
ост — скорость стесненного падения частиц при коэффициенте раз-
рыхленности Оо.
Можно создать такой режим колебаний при определенном соот-
ношении параметров I и п, при котором в начале восходящего хода
жидкость движется с большим ускорением, обусловливающим пере-
мещение всей отсадочной постели без существенного ее разрыхления,
независимо от плотности и крупности частиц. Более того, даже при
небольшом начальном ускорении восходящего потока возможны
случаи, когда весь слой материала будет перемещаться, не разрых-
ляясь. Это явление характерно для материалов, обладающих боль-
шим сопротивлением в сплоченном состоянии. Но так как сопротивле-
ние слоя главным образом зависит от крупности частиц, то, оче-
видно, чем мельче материал, тем больше вероятность перемещения его
как единого целого. Поэтому при одном и том же реяшме колебаний
характер разрыхления, очевидно, является функцией крупности
материала, что пе отражено рассмотренными выше зависимостями.
Представляет интерес работа И. Н. Плаксина, В. И. Классена
и др. [611, проводивших экспериментальные исследования со слоями
частиц, искусственно уплотненными при помощи вибраций. Эти ис-
следования показали, что характер перемещений искусственно уплот-
ненного слоя, обладающего увеличенным сопротивлением из-за бо-
72
.'Iие плотной укладки зерен, отличается от перемещения неуплотпен-
пиго слоя. Вся масса постели отрывается от решета. Следует отме-
нит., что перемещение предварительно уплотненного слоя соответ-
ствует характеру перемещения, описанному в работах Б. В. Кизе-
ввльтера [56, 58, 59], Г. Кирхберга и В. Хептпгела [161]. Однако
результаты приведенных выше иссле-
дований не согласуются с данными
11. М. Верховского и др. [25], получен-
ными при экспериментальном исследо-
вании отсадки мелкого угля, и данными
Т. Г. Фоменко и И. П. Сорокина [136],
полученными при отсадке чистого квар-
ца плотностью 2600 кг/м3 и крупностью
менее 2 мм.
Указанные исследования показали,
что наиболее интенсивно разрыхляют-
ся верхние и нижние слои постели.
Промежуточный слой разрыхляется ме-
нее интенсивно. Это явление некоторые
исследователи [16, 36] объясняют тем,
Рис. 36. Схема расширения
отсадочной постели
что материал промежуточного слоя
имеет более плотную укладку вследствие концентрации в нем круп-
ных и мелких частиц одной и той же плотности. Но, по-видимому,
некоторую роль играет также и фактор формы частиц, поскольку при
отсадке не исключена возможность стратификации частиц по их форме
в пределах каждого равновесного слоя.
Неравномерность разрыхления отсадочной постели по высоте слоя
отмечепа также в работах И. II. Плаксина, В. И. Классена и др.
[61, 84]. На основании экспериментальных исследований ими про-
изведен подробный анализ движения частиц и среды при разрыхле-
нии постели в отсадочной машине.
Для регистрации перемещения частиц в различные периоды
цикла они применяли оптический прибор, синхронизированный с им-
пульсной стробоскопической лампой, включение которой проис-
ходило замыканием контакта, расположенного на шкиве привод-
ного механизма отсадочной машины. Одновременно специальным
безынерционным манометром внутри камеры измерялось давление.
Расширение постели количественно оценивалось по формуле
Д5 = 5в-5в-Я0,
(91)
где SB и SH — перемещение верхних и нижних частиц постели отно-
сительно решета в любой момент времени; //0 — высота постели
в сплоченном состоянии.
Исходя из допущения, что разрыхление материала происходит
только вследствие вертикального перемещения частиц (так как этот
процесс протекает в объеме, ограпичепном решетом и боковыми
степками отсадочного отделения), после определения коэффициентов
73
разрыхленности для сплоченного 60 и разрыхленного 6 состояний
постели (рис. 36) получили
„ _ (SB—SH)(1—0)
Я 0 - ! „ 6о . (.)2)
После подстановки значения Но из формулы (91) и соответству-
ющих преобразований выражения (92) получим:
0 = 1----6о) /доч
AS (-//о • (У'5'
Таким образом, коэффициент разрыхленности при отсадке зави-
сит от расширения постели, коэффициента разрыхленности и вы-
соты слоя ее в сплоченном состоянии.
Однако для практического использования выражение (93) непри-
годно из-за неопределенности значения ЛS, которое связано сложной
функциональной зависимостью со многими факторами, обусловлен-
ными как свойствами обогащаемого материала, так и гидродинамиче-
ским режимом пульсаций. Эта взаимосвязь пока не раскрыта как для
разрыхления постели при иеустановившемся колебательном движе-
нии, так и для разрыхления слоя однородных частиц при стационар-
ном восходящем потоке.
В работах (61, 84] отмечается, что расширение постели начи-
нается вследствие движения частиц вверх и вниз относительно ее
центра. При этом весь цикл отсадки разграничивают на четыре по-
следовательные фазы: расширение слоя; взвешивание частиц; оседа-
ние частиц и сплочение слоя.
Первая фаза протекает от момента начала движения зерен до
начала гидродинамического раскрытия слоя ’, вторая фаза — от
начала раскрытия слоя до начала движения частиц в направлении
решета, третья фаза — оседание частиц на решето отсадочной ма-
шины и, наконец, фаза сплочения отсадочной постели — когда ча-
стицы нижнего слоя достигают решета.
Разграничение процесса разрыхления на отдельные фазы имеет
условный характер, так как установить четкие временные границы
между фазами практически невозможно.
В зависимости от применяемых режимов отсадки процесс раз-
рыхления одного и того же материала в отдельных фазах может
протекать по-разному в зависимости от коэффициента ускорения,
представляющего собой отношение максимального ускорения жид-
кости к ускорению свободного падения [84]. С учетом этого пред-
ложена следующая классификация типов разрыхления слоя при
отсадке мелкозернистых материалов [61, 84]: подъем слоя с рас-
ширением, простое расширение слоя и колебательное разрыхление.
Первый и второй типы разрыхления, по мнению авторов указанных
работ, имеют место при изменении коэффициента ускорения от 0,15
до 0,20. Третий тип разрыхления характерен для коэффициента
ускорения 0,4—0,7.
1 Гидродинамическое раскрытие слоя характеризуется последовательным
ослаблением механического взаимодействия между частицами.
74
С физической точки зрения, по-видимому, нет большого разли-
чия между первым и вторым типами разрыхления, так как в конеч-
ном счете разрыхленность слоя определяется разницей между пере-
мощениями частиц верхних и нижних слоев по отношению к перво-
начальному положению. Различие между ними усматривается лишь
и том, что в первом случае частицы нижнего слоя перемещаются на
определенное расстояние относительно решета, а во втором — они
находятся на решете в неподвижном состоянии. Дальнейшее же рас-
ширение слоя в обоих случаях протекает аналогично.
Рассмотренные выше типы разрыхления могут иметь место в ре-
альных условиях отсадки. Они в основном будут зависеть от харак-
тера первоначального импульса передачи энергии от жидкости к от-
садочной постели и характеристики обогащаемого материала. Для
сравнительно однородного материала, например при обогащении
мелких руд, и при значительных начальных ускорениях среды по-
стель будет разрыхляться снизу вверх. При неоднородном материале
и больших начальных скоростях жидкости постель будет разрыхля-
ться сверху вниз, а при определенном соотношении начального уско-
рения и начальной скорости возможно разрыхление вверх и вниз
относительно среднего слоя постели.
Для решения практических задач необходимо кроме изложенных
выше описаний процесса разрыхления отсадочной постели иметь
четкое представление взаимосвязи между характеристикой обогаща-
емого материала (крупностью, плотностью, формой частиц) и гидро-
динамическими параметрами слоя, в том числе и его разрыхлен-
постью.
Для установления такой взаимосвязи необходимо рассмотреть
уравнения динамического равновесия системы материал — среда.
При взвешивании частиц жидкостью в слое возникает перепад
давления. Для неподвижного слоя частиц произвольной формы при
любом режиме протекания жидкости [47, 139, 163J перепад давле-
ния характеризуется выражением
= Н/М2’ {94)
где Др — перепад давления, Н/м2; фг, = (Re) — коэффициент со-
противления слоя (безразмерный); — скорость потока перед вхо-
дом в слой, м/с; рж — плотность жидкости, кг/м3; d3 — диаметр
шара, эквивалентного частице по объему, м; <р — коэффициент формы
частиц; т = /2 (Re) — показатель степени, характеризующий режим
течения жидкости через слой.
Коэффициент сопротивления слоя фп и показатель степени т в за-
висимости от критерия Re можно определять из графиков (рис. 37).
Другие авторы [140] рекомендуют определять коэффициент гид-
равлического сопротивления отсадочной постели в зависимости от
критерия Re из эмпирического выражения
15
Гидродинамическое сопротивление на единицу площади постели
можно выразить как
Z/Cc°’41
(96)
аэ
где Ргд — гидродинамическое сопротивление постели, Н/м2; —
экспериментальный коэффициент сопротивления, равный 69,9.
Рпс. 37. Зависимость коэффициента сопро
тивлепия ф от критерия Re
Соотношения (95) и (96)
были получены при изучении
режима обтекания восхо-
дящим потоком искусственно
набранных пакетов из круг-
лых стержней. Отношение
свободного пространства к
общему объему пакетов в дан-
ном случае равно 0,5.
Следует заметить, что
коэффициенты гидравличе-
ского сопротивления, опре-
деляемые из рис. 37 и по
формуле (95), приемлемы
только для установившегося
движения жидкости через
неподвижные слои.
Для подвижных слоев эти коэффициенты являются функцией
многих переменных и зависят главным образом от режима колебаний,
направления движения жидкости и свойств материала отсадочной
постели.
Обстоятельное исследование коэффициентов сопротивления при
обогащении угля в воздушно-пульсационной отсадочной машине было
проведено В. И. Сулигой (124|. Для приближенных практических
расчетов он рекомендует применять следующие интерполяционные
формулы:
при восходящем ходе жидкости в машинах крупного (10—75 мм)
и мелкого (0,5—10 мм) углей
е _ 2700 (1 +0,1 яч,)
=к г1,з? *
(97)
2410 (1+0,1Я0) „
(98)
при нисходящем ходе жидкости и неподвижной постели для
тех же машин
^ = О,14/Н^(1 + О,25Но); (99)
?М = ЗНО. (100)
где /Дпах — максимальный перепад уровней в воздушном и решет-
ном отделениях машин, см.
76
Для неподвижного слоя частиц в момент, когда наступает предел
устойчивости слоя, т. е. когда вес слоя материала в жидкости урав-
новешивается перепадом давления в слое Др, можно записать
Ap = Ho(l-0o)(pr-p>K)g, Н/м*. (101).
При неустановившемся характере движения жидкости перепад
оказывается зависимым не только от веса слоя материала, но также
и от инерционных свойств самой среды [106]. При отсадке угля
инерционные силы могут достигать 15—30% отвеса (массы) твердой
физы в жидкости. С учетом зтого формула для перепада давления
в отсадочной постели примет вид [75]
А/’=Но[^-^ + (1-0о)(рт-рж) + (1-0о)-^-^], (102>
w о d Urn
। де -----ускорение жидкости, м/с , — ускорение частиц,
и L f-L L
М/С3.
Решая совместно уравнения (94) и (101) относительно можно
получить минимальное значение скорости, при котором начинается
разрыхление слоя:
Г 2йэ6* (рт—рж) g I*7*
Vk- min ~ ФпРж (i-e0)2-’V^m.
(103}
Из выражения (103) видно, что минимальная скорость, необходи-
мая для начала процесса разрыхления, зависит не только от гидро-
динамических параметров фп и т, но и от плотности и крупности
частиц разрыхляемого материала. Чем больше размер и плотность
частиц, составляющих слой, тем больше должно быть пж.тш.
При совместном разрыхлении неоднородного по крупности и плот-
ности материала имеется не одна критическая скорость предела устой-
чивости, а целая переходная область, в пределах которой закон
сопротивления уже отклоняется от закона прохождения жидкости
сквозь плотный слой, но еще не совпадает с законом сопротивления
разрыхленного слоя. Это явление происходит вследствие того, что
имеет место одновременное существование двух процессов — прохо-
ждение жидкости сквозь неподвижные крупные частицы и разрых-
ление мелких частиц. В связи с этим, очевидно, при отсадке полидис-
персного материала первыми будут взвешиваться наиболее легкие
и мелкие частицы, расположепные, как правило, в верхних слоях
отсадочной постели.
Таким образом, в каждом цикле отсадки разрыхление будет про-
исходить, вероятнее всего, в направлении сверху вниз, а не от центра
постели, как это следует из работ [61, 84].
Следует также отметить, что в начальный период разрыхления
постели из неоднородных частиц очень часто наблюдается ее не-
устойчивое состояние, которое сопровождается опрокидыванием
и кратковременной циркуляцией отдельных слоев постели. Это
7-7
происходит в тот момент, когда система из твердых частиц приобре-
тает текучесть и когда плотность верхних слоев в результате нерав-
номерного распределения разнородных частиц в объеме постели ока-
зывается больше плотности нижележащих слоев. В практике такая
картина наблюдается чаще всего на небольшом расстоянии от загру-
зочной части отсадочной машины. Определенную роль в опрокиды-
вании постели играет, по-видимому, и избыток кинетической энер-
гии поступающего в машину обогащаемого материала. Но даже в том
случае, когда отсутствует транспортный поток, например в лабора-
торных беспоточных отсадочных машинах, в самом начале процесса
разрыхления (после нескольких колебаний) наблюдается интенсив-
ное перемешивание отдельных слоев постели. Это явление еще недо-
статочно изучено, хотя, вероятно, оно и является началом дальней-
шего формирования слоев отсадочной постели по плотности.
Обстоятельные теоретические исследования разрыхления отса-
дочной постели при неустановившемся движении среды выполнены
Н. Н. Виноградовым [28].
Согласно предложенной им модели, при движении жидкости че-
рез слой зернистого материала в промежутках между частицами воз-
никает интенсивная турбулизация потока с образованием различных
по величине вихрей. Эти вихри, соприкасаясь с частицами слоя,
передают им свою энергию, создавая при этом турбулентное давле-
ние, которое и способствует перемещению частиц друг относительно
друга. Явление турбулизации потока, проходящего через слой частиц
даже при относительно малых числах Ве, упоминается также в ис-
следованиях М. Э. Аэрова и Н. Н. Умника [8|. Аналогичную точку
зрения по этому вопросу высказывает и Т. Неессе [168].
Необходимо отметить, что Н. Н. Виноградов рассматривает раз-
рыхление постели как явление, происходящее только вследствие уве-
личения ее высоты. Однако это неполно отражает действительную
картину, которая имеет место в реальных условиях отсадки. Во-
первых, вследствие неравномерности поля скоростей восходящего
потока из-за несовершенства проточной части отсадочных машин
вполне вероятно, что в отдельных областях постели возможно ее
расширение в горизонтальном направлении, особенно в сторону раз-
грузки. Во-вторых, наличие транспортного потока и частичной раз-
грузки тяжелых продуктов через решето отсадочной машины также
обусловливает неравномерность разрыхления во времени и по длине
отсадочного решета.
Турбулентное давление в общем виде может быть выражено со-
отношением
F^T • (Ю4)
где фт — коэффициент турбулентного давления; Fo и V — объем
отсадочной постели в сплоченном и разрыхленном состоянии; ит —
скорость беспорядочного перемещения вихрей.
Скорость перемещения вихрей в формуле (104) принимается по-
< шинной и равной максимальной скорости восходящего потока.
(>дпако это допущение, по-видимому, требует более строгого обосно-
вания. В данном случае было бы правильнее эту скорость считать
пропорциональной максимальной скорости восходящего потока, т. е.
значение которого всегда меньше единицы, необходимо определять
экспериментально для различных условий отсадки.
Анализируя экспериментальные данные, Н. Н. Виноградов при-
ходит к выводу, что движение постели при отсадке складывается
из переносного движения, когда вся совокупность частиц переме-
щается как единое целое, и относительного движения, когда ча-
стицы перемещаются относительно друг друга в самом процессе раз-
рыхления.
Элементарный слой постели (рис. 38) толщиной dx, находящийся
к началу перемещения постели на расстоянии х от решета отсадочной
машины, в течение цикла отсадки перемещается относительно поло-
жения в статистически устойчивом состоянии по сложной функции
Z (х, t).
Для описания процесса разрыхления предложено [28] волновое
дифференциальное уравнение затухающих колебаний
d2Z (х, t) фтРжГ2ж. шах^ о d2Z (х, /) ।
ЛС?3эРзМ>
6Я
dt~ Н дх^
(105)
79
где d3 — средний эквивалентный диаметр частиц; Н — высота по-
стели; пч — число частиц постели; уж_ П1ах — максимальная скорость
потока; — коэффициент сопротивления перемещению зерен на
единицу длины постели; Q sin cot — сила гидравлического сопроти-
вления постели; со — частота колебаний жидкости; <р(а) — функция
собственных колебаний постели.
Уравнение (105) аналогично уравнению затухающих колебаний
упругой системы в среде, сопротивление которой пропорционально
первой степени скорости [121].
В уравнении (105) первый член характеризует силу, которая спо-
собствует перемещению частиц постели, второй и третий члены —
соответственно силу от турбулентного давления и силу сопротивле-
ния при движении частиц в постели. Правая часть этого уравнения
представляет собой внешнюю силу, которая в первом приближении
может быть принята пропорциональной силе гидродинамического со-
противления постели.
Рассматриваемое уравнение связывает между собой некоторые
характеристики обогащаемого материала, параметры колебательного
процесса и гидродинамическое сопротивление постели. Однако при-
менимость закономерностей колебания упругой системы к процессу
разрыхления отсадочной постели еще требует дополнительного обос-
нования.
Поэтому, очевидно, будет правильным рассматривать данное на-
правление как гипотезу, основанную на известных допущениях и не
претендующую на бесспорность конечных выводов.
В период восходящего хода, когда сила гидродинамического со-
противления постели Q sin cot вследствие интенсивной турбулиза-
ции потока становится очень малой по сравнению с действием других
факторов, уравнение (105) принимает вид
где
( ПтРже® „„Ко ,Я
q = I-------------) » Р — —~-------•
\ nd®p3n4 / ПЙдРзГ'ч
При граничных и начальных условиях
Z(x, t)ko = 0 и I =0
'1 дх |х=н
Z(x, t)|z о=^о и Z(x, t)|z=0 = 0
решением уравнения (106) будет
Z (х, t) = 4е_р< ~~ (cos n,t + ~ sin sin, (107)
где — частота собственных колебаний с учетом сопротивления
перемещению частиц; п — частота собственных колебаний постели
при отсутствии сопротивлений перемещению частиц.
«0
При нисходящем движении жидкости уравнение (105) имеет вид
~ +2PdZ%~ = sin ю/’ (108)
c/*c (JI
где
___________________________ 6-^^2рж, max .
Л<2|р3Ич
— коэффициент сопротивления постели при нисходящем ходе
жидкости.
Правая часть уравнения (108) представляет собой силу гидроди-
намического сопротивления постели.
Пренебрегая функцией собственных колебаний постели / (х),
можно получить решение уравнения (108) в виде
пх
fcallVn. „ах sin 8) sin —
Z(x, t)=ZB(x, t)-\----------- . - -= =^~, (109)
л^Зр3»ч V (re2 + <o2)’2—4p2<o2
где Z„ (x, t) — значение координаты Z (x, t) в конце восходящего
хода жидкости;
2ры
е = -^Г*
Анализируя приведенные выше уравнения, Н. Н. Виноградов
приходит к выводу, что с увеличением продолжительности восходя-
щего хода жидкости отсадочная постель приближается к статисти-
чески устойчивому состоянию. Поэтому время действия восходящего
потока должно быть меньше времени релаксации, т. е. времени,
в течение которого постель достигнет статистически устойчивого со-
стояния. Исходя из этих соображений, он предложил следующее
соотношение для расчета частоты колебаний жидкости в отсадочных
машинах:
п> И ( (п0
где а — коэффициент пропорциональности, зависящий от отноше-
ния времени восходящего хода к времени всего цикла отсадки; ф —
обобщенный коэффициент сопротивления перемещению частиц; F —
площадь отсадочной машины.
Практическое использование рассмотренных выше формул для
объяснения явлений разрыхления отсадочной постели и тем более
для технологического расчета отсадки затруднено, так как входящие
в соотношения (105), (108) и (110) коэффициенты фт, 51» £г» «» Ф
и число частиц пч зависят от состояния постели. В течение даже од-
ного цикла отсадки эти коэффициенты не имеют постоянных значе-
ний. Практическое определение этих величин связано с большой сло-
жностью как методического, так и экспериментального характера.
Н. А. Шмачковым [141] с помощью скоростной киносъемки ис-
следовано поведение отсадочной постели в течение цикла отсадки.
6 Заказ 375 81
Результаты этих исследований показали, что при определенной ско-
рости восходящего потока постель одновременно и взвешивается
и разрыхляется в направлении снизу вверх. При этом зона макси-
мального разрыхления находится на границе между уплотненной
и разрыхленной частями постели и перемещается волнообразно по
ее высоте.
Следует отметить, что
фотографирование посте-
ли у прозрачной стенки
отсадочной машины из-за
так называемого пристен-
ного эффекта искажает
действительную картину
перемещения частиц, име-
ющую место внутри по-
стели.
I'
Рас. 39. Диаграмма перемещения верхнего
слоя постели во времени
К практическому решению задачи приближают теоретические
и экспериментальные исследования Э. Э. Рафалес-Ламарка и др.
[101], которые показывают, что факторами, обусловливающими сте-
пень и характер разрыхленности отсадочной постели, являются ско-
рость и время действия восходящего потока жидкости. Для количе-
ственной оценки разрыхленности им предложен критерий R [108],
определяемый из выражения
1{=п
Sdt,
(111)
цикл
где И— критерий разрыхленности, см-с/мин; п — число коле-
баний среды в 1 мин; S — перемещение верхнего слоя постели в вер-
тикальном направлении, см.
На рис. 39 изображена примерная диаграмма перемещения верх-
него слоя постели во времени. Заштрихованная площадь под
кривой 5 = f (t) соответствует $Sdt эа один цикл отсадки,
а площадь под прямой а — b характеризует осредненпую раз-
рыхленность постели за п колебаний в 1 мин. Показатель И в первом
приближении может служить критерием для оценки разрыхленности
постели при сравнении различных режимов отсадки.
В более поздних исследованиях К. П. Власовым и Л. Р. Лехцие-
ром [32] рекомендуется характеризовать разрыхленность отсадоч-
ной постели величиной подъема определенного слоя «9 постели и вре-
менем ts, в течение которого постель находится во взвешенном со-
стоянии.
Кривую 5 = / («) в выражении (111) предложено с достаточной
для практики точностью аппроксимировать синусоидой. С учетом
этого выражение (111) будет иметь вид
nt
sin —— at,
ts
(112)
82
где Т — период одной пульсации, с; ts — время, в течение кото-
рого постель находится во взвешенном состоянии, с.
Решение уравнения (112) дает
(ИЗ)
откуда видно, что разрыхление постели пропорционально относи-
тельной продолжительности ее взвешивания и величине максималь-
ного подъема.
Анализ показывает, что ни одна из рассмотренных теоретических
моделей механизма разрыхления отсадочной постели не дает надеж-
ных зависимостей, обеспечивающих достаточные результаты при
практических расчетах разрыхленности по заданным гидродинами-
ческим и технологическим параметрам отсадки.
Очевидно, физическая сущность описываемых явлений более
сложна и многообразна. Для объяснения механизма разрыхления
необходима качественно новая теоретическая база, например учиты-
вающая обмен количества движения между жидкостью и твердыми
частицами. Можно полагать, что при этом часть энергии затрачи-
вается па разрыхление постели, остальная — па преодоление различ-
ного рода сопротивлений. Заслуживают также внимания не учиты-
ваемые предшествующими работами следующие явления. При неуста-
новившемся движении среды скорость жидкости изменяется в про-
странстве и во времени вследствие неравномерного распределения
частиц по крупности и плотности в объеме постели. Происходит также
изменение направления и скорости потоков в промежутках между
частицами. Естественно, это приводит к изменению давления жид-
кости в различных точках постели. Возникают пульсации давления,
обусловливающие скачкообразное перемещение частиц относительно
ДРУГ друга.
При обтекании частиц жидкостью может иметь место также явле-
ние циркуляции жидкости вокруг частиц. Совместное действие этих
факторов (пульсации давления и циркуляции жидкости) можно
рассматривать как условия изменения положения частиц в постели
и ее разрыхления.
Как уже отмечалось, разрыхленность постели отсадочной машины
может служить связующим звеном между технологическими и ги-
дродинамическими параметрами. Однако практическое определение
этого показателя связано с большими техническими трудностями,
так как вопрос непосредственного измерения объема свободного
пространства между частицами до сих пор не имеет решения. Не
имеется также единой точки зрения относительно метода измерения
и способов регулирования этого параметра.
Между тем появилось много работ, в которых разрыхленность
предлагается оценивать по различного рода косвенным параметрам,
например по величине перемещения специальных поплавков, гидро-
динамическому или механическому сопротивлению постели, давлению
6*
83
жидкости и частиц на упругие мембраны, поглощению радио-
активного излучения постелью и т. д.
В зависимости от рода выбранного параметра предложено мно-
го различных устройств и датчиков. Например, при разработке от-
садочной машины ОМП18 степень разрыхления постели предложили
Рис. 40. Индукционный датчик
давления для измерения разрых
ленности постели
контролировать по гидродинами-
ческому сопротивлению с помощью
пьезометрических труб. Одна из
них помещалась над постелью,
а другая — под решетом отсадоч-
ной машины. Разрыхление постели
в этом случае определялось по
разности давлений воздуха в пье-
зометрических трубах. Одпако
следует отметить, что зто устрой-
ство из-за значительной инер-
ционности не нашло дальнейшего
применения.
Для измерения степени разрыхлеппости отсадочной постели не-
которые исследователи |141, 158] пытались применять индукцион-
ные датчики давления мембранного типа. Конструктивная схема
одного из таких датчиков показана на рис. 40. Датчик состоит из
индукционной катушки 2, мембраны 2, связанной со штоком 3, на ко-
тором укреплен магнитный сердечник 2, расположенный внутри ин-
дукционной катушки.
Принцип действия датчика основан на преобразовании давления
постели и жидкости в электрический сигнал, наводящийся в индук-
ционной катушке при перемещении магнитного сердечника. Электри-
ческая схема подключения индукционного датчика давления пока-
зана на рис. 41.
Основным недостатком указанных датчиков является нелиней-
ная характеристика преобразования давления в напряжение элек-
трического тока. По этой причине они не получили дальнейшего
применения при измерении и контроле разрыхленное™ постели от-
садочных машин.
В СССР и за рубежом были разработаны приборы, в которых
использована различная степень поглощения радиоактивного излуче-
ния в зависимости от разрыхленности отсадочной постели. К преи-
муществам этих датчиков следует отнести возможность непрерывного
измерения и контроля разрыхленности постели без нарушения струк-
туры ее отдельных слоев.
Интенсивность пучка радиоактивного излучения, проходящего
через поглощающую среду, может быть рассчитана по формуле [120]
где J — интенсивность излучения в месте расположения приемника;
J о — интенсивность излучателя; р3 — коэффициент поглощения по-
стели; J—расстояние между излучателем и приемником.
84
Обычно в качестве источника излучений применяется радиоак-
тиний кобальт-60 или цезий-137.
На рис. 42 показана схема установки радиометрического датчика
р.|.чрыхленности постели в отсадочной машине.
Установка включает следующие элементы: излучатель 1, прием-
ник излучений 2 и электронный блок-преобразователь 3. Радиоак-
Рис. 41. Электрическая схема подключения индукционного
датчика давления
тивный излучатель представляет собой специальный контейнер, име-
ющий возможность перемещаться в вертикальной плоскости. В ка-
честве приемников излучений, как правило, служат газоразрядные
счетчики, защищенные специальными герметическими устройствами.
Следует отметить, что коэффициент поглощения рэ зависит от
плотности частиц, весового содержания легкого и тяжелого продук-
тов и от разрыхления постели.
Однако вследствие неодпозпач
ной зависимости коэффициен-
та р.э от разрыхленности эти
датчики и схемы регулирова-
ния также пе получили боль-
шого распространения на прак-
тике.
В последнее время для из-
мерения и контроля разрых-
ленности отсадочной постели
в КузНИИуглеобогащении раз
работай прибор, в котором
использованы механические
силы сопротивления постели.
Исследования Ю. М. Голов-
нина и др. [30] на специальном
лабораторном стенде показали,
что результирующая сила меха
нического сопротивления постели складывается из силы трения
и сопротивления от взаимодействия между частицами и силы, вызы-
ваемой инерционными свойствами постели.
Лабораторная установка в этих исследованиях (рис. 43) состояла
из консольной балки, на которой были закреплены два тензометри-
Рис. 42. Схема установки радиометри-
ческого датчика разрыхлеппости по-
стели:
ЗВЧ — блок задержки восстановления чув-
ствительности; И — интегратор импульсов;
ФБ — блок формирования импульсов; У —
усилитель мощности; БП — блок питания
85
I
ческих датчика. На консоли этой балки был жестко укреплен стер-
жень, на котором свободно перемещался шарик диаметром 13 мм
и плотностью 2000 кг/м3.
Разрыхленность постели в опытах изменялась путем регулирова-
ния расхода воды, проходящей через постель.
Рис 43. Схема установки дня
определения сил механического
сопротивления отсадочной по-
стели:
1 — тензометрические датчики; 2 —
консольная балка; 3 — стержень;
4 — шарик; 5 — упорная балка;
6 — усилитель; 7 — осциллограф
Рис. 44. Общий вид прибора
для определепия степени раз
рыхления отсадочной постели
При перемещении шарика в слое материала стержень передает
усилие консольной балке, и в тензодатчиках возникает разпость
напряжений тока, которую после усиления в специальном устрой-
стве фиксирует осциллограф.
На основании опытных данных на мелком угле были получены
следующие корреляционные зависимости, характеризующие силу
поверхностного и механического сопротивлений отсадочной постели:
Рп = 171«0(1-0)22;Мшгш (115)
<“«)
где Р„ и Рмс — сила поверхностного и механического сопротивле-
ний, Н; член 17 180 (1 — 0) 2,23 —коэффициент поверхностного со-
противления; dIU и — размер шарика (м) и скорость его переме-
86
щепия (м/с); к — эмпирический коэффициент, равный 2930; рср —
средняя плотность среды, кг/м3.
На рис. 44 показан общий вид прибора, работающего на рассмот-
ренном принципе. Он представляет собой специальный механиче-
ский лот, вращающийся с постоянной скоростью в заданном слое от-
садочной постели. В зависимости от разрыхленности постели лот
испытывает различный тормозной момент, который сельсин-датчик
преобразует в электрический сигнал. После усиления в специальном
устройстве сигнал либо регистрируется самопишущим прибором,
либо передается на показывающий прибор, отградуированный в со-
ответствующих единицах.
Промышленная проверка этого прибора была произведена на от-
садочной машине мелкого угля (0—13 мм) в условиях ЦОФ «Тай-
бинская» в Кузнецком бассейне. По опытным данным относительная
ошибка прибора составляла около 4,5%. Очевидно, что при погру-
жении лота в более плотные слои постели вследствие дополнитель-
ного сопротивления, возникающего на штанге, ошибка измерений
может оказаться несколько больше указанной. Однако прибор мо-
жет быть успешно использован для сравнительной оценки режимов
при регулировке и наладке отсадочных машин, где нет необходимости
в точном определении степени разрыхленности.
Рассмотренные выше гипотезы, функциональные и эмпирические
зависимости для объяснения механизма разрыхления отсадочной
постели в совокупности дают только общую картину самого процесса
разрыхления, совершенно не отражая механизм формирования слоев
отсадочной постели по плотности. Не получено также достаточно
четкой аналитической зависимости, связывающей разрыхленность
постели с гидродинамическими параметрами пульсаций. Таким обра-
зом, фактор разрыхленности постели пока недостаточно исследован
п описан аналитически и поэтому на практике он не может выпол-
нять функцию связующего звена между гидродинамическими пара-
метрами процесса и его технологическими показателями.
Дальнейшие исследования, по-видимому, должны базироваться
на изучении вероятностно-статистических характеристик состояния
отсадочной постели при неустаповивпгемся движении среды.
3. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ПОСТЕЛИ
При отсадке мелкого и тонкого материалов для разгрузки тяже-
лых продуктов широкое применение получила искусственная по-
стель, в качестве которой применяют различного рода кусковые или
крупнозернистые материалы, имеющие по сравнению с обогащаемым
минералом иную плотность и обладающие повышенной стойкостью
к истиранию.
Искусственная постель позволяет при отсадке мелкого материала
непрерывно разгружать тяжелые частицы по мере их выделения
из надпостельного слоя. Она обладает высокой избирательностью,
заключающейся в способности пропускать выделяемые тяжелые
частицы и в то же время удерживать легкие частицы в надпостельном
слое. Наряду с указанными достоинствами искусственная постель
имеет и существенный недостаток, который заключается в ограничен-
ной пропускной способности по выгрузке тяжелых продуктов, что
лимитирует производительность отсадочных машин.
При всей важности вопроса о функциях и оптимальных пара-
метрах искусственной постели пока еще отсутствуют законченная
теория и достоверные методы расчета, позволяющие обоснованно
принимать решения для различных исходных условий.
Имеются разноречивые точки зрения на механизм действия ис-
кусственной постели и влияние физических свойств и геометриче-
ских параметров ее зерен на результаты отсадки.
По мнению П. В. Лященко 168], искусственная постель выполняет
лишь роль фильтра, регулирующего количество разгружаемого тя-
желого продукта. Аналогичной точки зрения придерживаются
Б. В. Кизевальтер [54] и Г. Г. Кузнецов [65]. Б. В. Кизевальтер
приходит к выводу, что разгрузка тяжелого материала через постель
происходит главным образом в период нисходящего хода жидкости,
когда отдельные тяжелые частицы раздвигают зерна искусственной
постели.
Ориентировочный расчет по формуле
4=-|._1_чЛ (Ц7)
показывает, что размер каналов между частицами искусственной
постели при <р = 0,75 и d,. = 4 мм составляет в среднем 1,5 мм.
Если принять концепцию Б. В. Кизевальтера, то через искусствен-
ную постель будут разгружаться в основном тяжелые зерна размером
менее 1,5 мм. Частицы же, размер которых больше размера каналов,
в этом случае не должны проникать через искусственную постель.
Однако многие экспериментальные исследования и результаты
практического обогащения различных полезных ископаемых свиде-
тельствуют о том, что в подрешетные продукты отсадки разгружается
довольно большое количество частиц, размер которых превышает
размер каналов между частицами искусственной постели.
И. М. Нестеров и 3. В. Миллер [841 считают, что искусственная
постель играет активную роль при отсадке, а не просто является
аналогом многослойного решета.
Механизм действия искусственной постели, по представлению
этих исследователей, заключается в следующем.
В начальный момент действия восходящего потока, когда насту-
пает период расширения искусственной постели, из верхних ее слоев
сравнительно легкие частицы переходят в надпостельный слой.
В это же время из внутренних слоев искусственной постели интен-
сивно перемещаются частицы в ее верхние слои. К началу же гидро-
динамического раскрытия слоя вследствие образования в проме-
жутках между частицами постели крупномасштабных вихрей почти
все тяжелые и легкие зерна обогащаемого материала выносятся
*8
и нижнюю часть надпостельного слоя. В дальнейшем в период гидро-
динамического раскрытия слоя, когда развивается отрицательное
ускорение жидкости, искусственная постель захватывает порцию
тяжелых частиц, разгружая их в подрешетный продукт.
Главную роль, по мнению И. М. Нестерова и Э. В. Миллера,
в процессе захвата частиц обогащаемого материала искусственной
постелью играет величина отрицательного ускорения жидкости
в период гидродинамического раскрытия слоя. Чем больше абсолют-
ное значение отрицательного ускорения жидкости, тем больше за-
хватывается материала из надпостельного слоя. При чрезмерно
большом отрицательном ускорении может произойти насыщение
искусственной постели тяжелыми зернами до такой степени, что по-
стель уже не сплотится до первоначального состояния. В этом слу-
чае будет наблюдаться вынос зерен искусственной постели в над-
постельный слой и их дальнейшая транспортировка горизонтальным
потоком к сливному порогу отсадочной машины. В период же спло-
чения искусственной постели тяжелые частицы обогащаемого ма-
териала вытесняют легкие частицы в надпостельный слой. Таким
образом, искусственная постель играет активную роль в процессе
отсадки, так как внутри ее происходит интенсивное расслоение обо-
гащаемых частиц по плотности.
Исходя из вышеуказанного механизма действия искусственной
постели и экспериментальных исследований, И. М. Нестеров и
Э. В. Миллер указывают на то обстоятельство, что для эффективного
разделения материала при отсадке с искусственной постелью весьма
важно обеспечивать оптимальное соотношение крупности и плот-
ности частиц искусственной постели и обогащаемого материала.
Они рекомендуют для обогащения мелкоизмельчепных руд, в кото-
рых не содержится частиц тяжелых минералов избыточной крупности,
применять искусственную постель, частицы которой должны иметь
плотность в пределах 4500—6500 кг/м3. Размер наименьших частиц
искусственной постели должен быть в 3—4 раза больше размера наи-
больших частиц обогащаемого материала.
Основным режимным параметром, определякнцим характер ра-
боты искусственной постели, по мнению И. М. Нестерова и Э. В. Мил-
лера, является максимальное ускорение жидкости в точение цикла
отсадки. По результатам исследований, проведенных в ИГД им. Ско-
чинского, для большинства случаев обогащения руд максимальное
ускорение должно находиться в пределах 0,16—0,25 g. При этом ре-
комендуется для обогащения песков россыпных месторождений,
плотность тяжелых минералов которых составляет 4500 кг/м3 и бо-
лее, применять тяжелую искусственную постель и режим пульсаций,
обеспечивающий ускорение жидкости в пределах 0,16 — 0,17 g. При
обогащении руд, содержащих малое количество сростков и хорошо
классифицированных перед отсадкой, следует применять искусствен-
ную постель, плотность частиц которой должна быть близка к плот-
ности тяжелых минералов, а ускорение жидкости — 0,17—0,18g.
Для мелких руд с равномерным распределением в них тяжелых
8&
компонентов и малым содержанием промежуточных фракций рекомен-
дуется пользоваться искусственной постелью, плотность которой
в 1,3—1,5 раза больше плотности частиц тяжелых продуктов. Ускоре-
ние жидкости должно составлять 0,20—0,21g. При отсадке глини-
стых или необесшламленных рудных полезных ископаемых следует
применять искусственные постели плотностью в 1,5—2,0 раза больше
плотности частиц тяжелых компонентов и иметь ускорение жидкости
в пределах 0,24—0,25 g.
Для ориентировочных расчетов максимальной скорости восходя-
щего потока, при которой получают удовлетворительные результаты
обогащения мелких классов руд и обеспечивают необходимую ско-
рость взвешивания искусственной постели, рекомендуют пользо-
ваться данными табл. 10
Таблица 10
Максимальная скорость восходящего потока для различной
крупности частиц искусственной постели, см/с
Материал постели Крупность частиц постели, мм
0,5—1 1-2 2-3 3—5
Стальная дробь, гранулированный ферро- силиций плотностью 6000—7000 кг/м3 3-5 4—6 5-8 7—10
Магнетит и другие минералы округлой формы плотностью 4500—5500 кг/м3 2,5-4 3-5 4—7 6-9
Дробленый ферросилиций плотностью 5500—6000 кг/м3 3,5—4 3,5-6 4,5-7 6— 9
Другие материалы произвольной формы и тотностыо 3500—5000 кг/м3 .... 2-3,5 2,5—4,5 3,5-6 5-8
Следует отметить, что на перемещение частиц обогащаемого ма-
териала внутри слоя искусственной постели ускорение пульсиру-
ющего потока, по-видимому, будет влиять пе в такой степени, как
это указано в исследованиях И. М. Нестерова и Э. В. Миллера.
Этот фактор главным образом определяет подвижность самой искус-
ственной постели, обусловливая тем самым прохождение через нее
крупных и мелких тяжелых частиц в подрешетный продукт отсадки.
Л. Г. Подкосов 195], рассматривая механизм действия искус-
ственной постели, основное значение придает механическому и гид-
родинамическому сопротивлениям, возникающим в процессе переме-
щения минеральных зерен между частицами искусственной постели.
Вследствие наличия различного сопротивления для крупных и мел-
ких частиц, искусственная постель выполняет две функции — ре-
гулирует разгрузку тяжелого продукта и одновременно обеспечи-
вает концентрацию частиц в поровом пространстве постели и в ниж-
ней части надпостельного слоя.
Первая из этих функций обусловливается тем обстоятельством,
что в процессе разгрузки сопротивление перемещению зависит от
so
крупности и плотности частиц при доминирующем влиянии механи-
ческого сопротивления, возникающего от соударений и трения между
минеральными частицами и частицами искусственной постели. При
•том скорость прохождения частиц через постель зависит в основном
<и их крупности. В связи с тем, что мелкие и тонкие зерна легче
проходят по каналам между частицами искусственной постели, чем
крупные, Л. Г. Подкосов предлагает оценивать пропускную способ-
ность искусственной постели по скорости прохождения только круп-
ных тяжелых частиц обогащаемого материала.
Вторая функция искусственной постели определяется различной
скоростью проникновения через нее частиц одной и той же круп-
ности в зависимости от их плотности и непроникновением крупных
легких частиц в подрешетные продукты отсадки.
Практические выводы, сделанные Л. Г. Подкосовым, сводятся
к рекомендациям регулирования скорости разгрузки искусственной
постели в зависимости от производительности отсадочной машины
и содержания крупных тяжелых частиц в питании отсадки.
Можно согласиться, что искусственная постель в процессе от-
садки действует селективно в зависимости от крупности и плотности
частиц обогащаемого материала и в зависимости от состояния самой
искусственной постели, определяемого гидродинамическими пара-
метрами процесса. Однако производить оценку пропускной способ-
ности искусственной постели только по скорости проникновения
через нее крупных тяжелых зерен без учета разгрузки мелкого ма-
териала, скорость прохождения которого будет зависеть от насыще-
ния искусственной постели и особенно ее верхних слоев крупными
частицами, по-видимому, нет достаточных оснований. Что же ка-
сается рекомендаций относительно регулирования пропускной спо-
собности в зависимости от нагрузки и содержания в питании отсадки
крупных тяжелых частиц, то опи в процессе оперативного регули-
рования выхода тяжелых продуктов не могут быть в достаточной сте-
пени использованы, так как и нагрузка и ситовый и фракционный со-
став питания отсадки во времени колеблется в довольно широких
пределах.
Главным фактором при оперативной регулировке выхода тяжелых
фракций через искусственную постель является гидродинамический
режим пульсаций, а при отсадке мелкого и топкого материала, когда
попользуются, как правило, повышенные числа и малые амплитуды
колебаний, регулировать выход тяжелых фракций можно также из-
менением расхода подрешетной воды.
В исследованиях Л. Г. Подкосова отмечается, что для взвеши-
вания нагруженной, т. е. насыщенной тяжелыми частицами, искус-
ственной постели, обладающей повышенным сопротивлением, требу-
ется меньшая скорость восходящего потока, чем при ненагруженпой
постели с малым гидродинамическим сопротивлением.
Этим подтверждается важность фактора объемного насыщения по-
стели частицами разгружаемого продукта. При шаровой форме ча-
стиц искусственной постели было установлено |84], что ее среднее
91
объемное насыщение не превышает 7—9%. На этом основании был
сделан вывод о том, что различие в работе насыщенной и ненасы-
щенной искусственной постели является несущественным. Поэтому
о характере действия постели можно судить по параметрам при
ненасыщенном ее состоянии. Однако исследования, выполненные
в УкрНИИуглеобогащении, показали, что для частиц других геоме-
трических форм объемное насыщение в 2—3 раза больше, чем для
шаров. Среднее объемное насыщение постели (в %) для частиц раз-
личной формы при одинаковой их крупности и плотности следующие:
Частица:
шаровая 8
цилиндрическая ............................. 18
кубическая.................................. 29
тгролзвольпая (полевой шпат) ............... 23
Совершенно очевидно, что для частиц, форма которых отличается
от шаровой, влияние насыщения искусственной постели на ее дина-
мическое состояние будет отличаться от модели, представленной
в работе [84].
Экперимептальные работы по исследованию взаимосвязи между
качественно-количественными показателями отсадки и физическими
свойствами искусственной постели при обогащении различных руд
были проведены в ИГД им. Скочипского, институте Мехапобр,
ВИМСе, а при обогащении мелкого угля — в ИОТТ, КузНИИугле-
обогащепии и УКрНИИуглеобогащспии.
Как уже отмечалось, искусственная постель характеризуется
двумя специфическими свойствами: пропускной способностью, или
скоростью разгрузки, и избирательностью.
Первое характеризуется количеством материала заданной круп-
ности и плотности, проходящего через единицу площади постели
в единицу времени, второе — относительной пропускной способ-
ностью по легким и тяжелым фракциям. Математически это может
быть представлено в виде
J = (1—g-) WO,' %, (118)
где и gT — пропускная способность по легким и тяжелым фрак-
циям, т/(м2-ч).
По данным Б. Наги 179], взаимосвязь между скоростью разгрузки
и основными параметрами колебательного движения среды харак-
теризуется эмпирическими зависимостями вида
^(А,)” 0,l<Fr<0,9
(! = <:' - При Fr>»0,9
(119)
•02
где с и с' — постоянные коэффициенты, имеющие размерность с2/м;
цпях — максимальная скорость потока воды, м/с; рт — плотность
разгружаемого материала, кг/м3; А — амплитуда колебаний воды,
м; Fr — критерий Фруда ^Fr — '^ах.^; т — безразмерный коэффи-
циент.
Из этих соотношений видно, что скорость разгрузки искусствен-
ной постели обратно пропорциональна амплитуде колебаний. Сле-
дует отметить, что в реальных условиях, если требуется увеличить
разгрузку через искусственную постель, обычно не уменьшают,
а наоборот, увеличивают размах колебаний жидкости.
Повышение скорости перемещения тяжелых частиц через искус-
ственную постель при увеличении амплитуды колебаний подтвер-
ждают также исследования Л. Г. Подкосова (95].
Специальные исследования по определению взаимосвязи между
физическими параметрами частиц искусственной постели, ско-
ростью разгрузки и избирательностью (97| проводились в УкрНИИ-
углеобогащении.
Форма частиц оценивалась по так называемому коэффициенту
формы, который определялся по формуле (113|
ср = 4,87-^-, (120)
где V — объем частицы, м3; £ — поверхность частицы, м®.
Коэффициенты формы частиц искусственной
постели следующие:
Частица:
шаровая ................................... 1,00
цилиндрическая .......................... 0,87
кубическая.............................. 0,80
произвольная (половой шиат) ............. 0,74
Изменение скорости разгрузки легких, средних и тяжелых фрак-
ций угля при различной форме частиц искусственной постели (рис. 45)
имеет примерно один и тот же характер. Однако постель из частиц
кубической формы обладает наибольшей избирательностью при наи-
меньшей пропускной способности.
Это, видимо, объясняется значительным механическим сопроти-
влением перемещению частиц тяжелого материала вследствие рез-
кого искривления каналов между частицами кубической формы
и плотной их укладки.
Пропускная способность и избирательность для частиц различ-
ной формы примерно одинаковы для постелей из цилиндрических
частиц и полевого шпата. Для постели из шаровых частиц харак-
терна весьма большая скорость разгрузки всех фракций обогащаемого
93
материала. Это, по-видимому, и обусловливает ее низкие изби-
рательные свойства.
Поэтому при обогащении мелкого угля в качестве искусственной
постели целесообразно применять полевой шпат, приготовление ко-
торого сопряжено с меньшими трудностями и более экономично по
Рис. 45. Зависимость скор< сти разгруз
ки и избирательности от коэффициента
формы частиц искусственной постели:
1-3 -фракции плотностью соотвстстнеппо
<150(1. 1500- 1800; > 1800 кг/м3; П. ш. —
полевой шпат; к — кубики; ц — цилиндры;
ш — шары
сравнению с приготовлением
постели из специальных искус-
ственных частиц.
Зависимости пропускной и
избирательной способностей от
крупности и плотности частиц
искусственной постели приве-
дены на рис. 46 и 47. С увеличе-
нием размера и плотности ча
стиц искусственной постели из-
бирательная способность имеет
тенденцию к уменьшению. Сле-
дует отметить, что на изменение
этого показателя особенно вли-
яет крупность частиц искус-
ственной постели, с увеличе-
нием которой пропускная спо-
собность резко возрастает.
Однако вследствие линейного
характера этих зависимостей
определить оптимум крупности
и плотности зерен искусствен-
ной постели не представляется
возможным, хотя некоторые
исследователи и приводят зна
чепия этих величин, получен-
ные экспериментальным путем
I97J. Поэтому при выборе опти-
мальных параметров частиц
искусственной постели обычно
исходят из других соображе-
ний. Так, например, выбор размера частиц производят по возможно-
сти пропускания через постель частиц обогащаемого материала
максимальной крупности.
По опытным данным размер частиц постели можно принимать,
исходя из соотношения
— (2,3—2,5) max,
где dn — максимальный размер искусственной постели, мм; max —
максимальный размер частиц обогащаемого материала, мм.
Оптимальная плотность определяется из следующих условий:
плотность частиц постели должна быть сравнительно большой при
оптимальном режиме отсадки, так как в противном случае частицы
94
могут быть вытеснены в надпостельный слой. Необходимо, чтобы ис-
кусственная постель достаточно хорошо разрыхлялась, пропуская
и требуемом количестве тяжелые продукты по мере их выделения
из надпостельного слоя.
Экспериментальные исследования и опыт работы отсадочных ма-
Размер частиц постели, мм Плотность частиц постели, кг/м3
Тис. 46. Зависимость пропускной способности п избирательности от размера
частиц искусственной постели:
1—3— фракции плотностью соответственно < 1500; 1500—1800; > 1800 кг/м'
Рис. 47. Зависимость пропускной способности и избирательности от плотности
частиц искусственной постели (кубическая форма частиц):
I—3 — фракции плотностью соответственно < 1500; 1500 1800; > 1800 кг/м1
соблюдаются, если частицы искусственной постели имеют плотность,
равную средней плотности тяжелых фракций обогащаемого мате-
риала. Применительно к отсадке мелкого угля эта плотность соста-
вляет 2360—2540 кг/м3.
Кроме рассмотренных выше параметров большое влияние на ско-
рость разгрузки и избирательную способность оказывает высота слоя
искусственной постели (рис. 48).
Скорость разгрузки всех фракций плотности обогащаемого угля
резко уменьшается с увеличением высоты слоя искусственной по-
стели. Это, по-видимому, обусловлено возрастанием общего сопроти-
вления движению частиц в каналах искусственной постели вслед-
ствие увеличения их длины (см. рис. 48).
Оптимальная избирательная способность постели имеет место
при ее высоте в диапазоне от 3 до 4 средних диаметров частиц искус-
ственной постели.
95
Таким образом, высоту слоя искусственной постели Нп, при ко-
торой обеспечиваются оптимальные качественно-количественные по-
казатели обогащения мелкого угля, рекомендуется определять как
Hn = (34-4)dn.
Я?
Е
СМ
® £ £
Е
<3
4(7 g
о;
30 §
JJ 70 105 W 175 гю к
высота слоя искусственной постели,нм
Рис. 48. Зависимость пропускной способ §
ности и избирательности от высоты слоя
искусственной постели (постель — поле
вой шпат крупностью 35 мм, разгружа
емый материал крупностью 3—6 мм):
1—3—фракции плотностью соответственное! 500;
1600—1800; > 1800 кг/м8
Рис. 49. Зависимость пропускной способ
ности искусственной постели из полевого
шпата при различной высоте слоя от круп
ности разгружаемого материала;
крупность разгружаемого материала 6—10 мм,
------------------то же, 3—6 мм
На рис. 49 показаны графики зависимостей пропускной способ-
ности полевошпатовой искусственной постели от крупности раз-
гружаемых частиц.
Скорость разгрузки через искусственную постель в значительной
степени зависит от гранулометрического состава разгружаемых про-
дуктов.
Так, при уменьшении размера частиц разгружаемого угля в 2 раза
скорость разгрузки по легкой (1500 кг/м8) и средней (1500—1800 кг/м8)
фракциям увеличивается почти в 6 раз, а по фракциям плотностью
>1800 кг/м3 — в 8—9 раз, независимо от высоты слоя искусствен-
ной постели.
К аналогичному выводу по этому вопросу приходит Л. Г. Под-
косов [95 J. Его исследования с искусственной постелью из частиц
96
шшцентрата уральских аллювиальных песков крупностью 4—6 мм
п плотностью 3200—4200 кг/м3, при обогащении аллювиальных пес-
ков Западной Сибири, представленных классом 0,15—2,0 мм (плот-
ность легких и тяжелых фракций соответственно 2700—3200 и
3400 кг/№), показывают, что скорость разгрузки тяжелого продукта
Рис. 50. График нормированной спектральной плотности процесса
разгрузки:
(ы) — „армированная спектральная плотность разгрузки
размером 1—2 мм составляла 0,5—1,0 см/мин. Для частиц круп-
ностью 0,5—1,0 мм той же плотности она достигала 12—50 см/мин.
Результаты экспериментальных исследований дают основание по-
лагать, что процесс разгрузки тяжелого материала через искусствен-
ную постель подчиняется статистической закономерности, так как
прохождение каждой частицы сквозь постель имеет случайный харак-
тер. На прохождение частицы оказывают влияние различного рода
возмущения, связанные с изменением площади живого сечения ка-
налов между частицами постели, объемного насыщения искусствен-
ной постели тяжелыми частицами, крупности разгружаемого ма-
териала и ряда других факторов.
Эксперименты, проведенные в УкрНИИуглеобогащении, позво-
лили определить основные статистические характеристики этого про-
цесса: математическое ожидание скорости разгрузки, дисперсию
и спектральную плотность распределения дисперсий во времени.
Последний параметр характеризует равномерность разгрузки мате-
риала через искусственную постель. Кривая нормированной спек-
тральной плотности для искусственной постели из полевого шпата
при разгрузке угля плотностью 1500—1800 кг/м3 и крупностью
1—13 мм показана на рис. 50. По ее виду можно судить
7 Заказ 375 97
о равномерности прохождения частиц обогащаемого материала через
слой искусственной постели. Чем больше она вытянута вверх и
сжата с боков, тем равномернее осуществлялась разгрузка. С точки
зрения такой оценки, процесс разгрузки (см. рис. 50) протекал
сравнительно равномерно без особых флуктуаций во времени.
Резюмируя рассмотренные выше модели механизма действия
искусственной постели, можно констатировать, что пока устано-
влена опытным путем только качественная связь между отдельными
физическими параметрами искусственной постели, свойствами обо-
гащаемого материала и гидродинамическими параметрами процесса.
Большинство известных теоретических положений носят еще опи-
сательный характер и не дают никаких количественных зависимо-
стей, которые могли бы быть использованы практически при выборе
оптимальных параметров искусственной постели по заданным харак-
теристикам обогащаемого материала и гидродинамическим параме-
трам колебательного режима.
Глава III
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРОДИНАМИКИ
И МОДЕЛИРОВАНИЯ ОТСАДОЧНЫХ МАШИН
В отсадочных машинах колебания воды и движение обогащаемого
материала, как известно, можно создавать с помощью различных
механических устройств или сжатого воздуха. В небольших по габа-
ритам малопроизводительных отсадочных машинах колебание воды
и постели обычно создается либо с помощью поршней или диафрагм
различных конструкций, либо колебаниями решета, на котором
размещается обогащаемый материал. В современных же высокопро-
изводительных машинах колебания создаются вследствие периоди-
ческого воздействия сжатого воздуха на воду, находящуюся в отсадоч-
ной машине.
Эти машины характеризуются наиболее сложной гидродинами-
кой. Поэтому в дальнейшем различные гидродинамические пара-
метры будут рассматриваться главным образом применительно к ма-
шинам указанного типа.
Вследствие переменного сопротивления отсадочного решета и по-
стели, а также вследствие инерционности колеблющейся жидкости
для движения всей системы (воздух — вода — твердое) характерен
неустаповившийся реяшм, от которого в значительной степени за-
висят размах колебаний, скорости восходящего и нисходящего по-
токов и разрыхленность отсадочной постели. Эти параметры также
зависят от конструктивных особенностей отдельных элементов от-
садочных машин. В частности, от профиля проточной части зависят
масса движущейся жидкости и, следовательно, начальное давление
воздуха в воздушной камере, от конструкции воздушного пульса-
тора — характер .колебаний жидкости, а от объема воздухосбор-
ника — колебания давления в воздупшой камере отсадочной машины.
Для того чтобы правильно рассчитать вышеуказанные элементы,
необходимо знать закономерности этого неустановившегося реяшма
и основные взаимосвязи между его параметрами.
Первые теоретические исследования в этом направлении были
осуществлены в конце сороковых годов Д. Я. Алексапольским и
В. И. Ершовым, а затем продолжены Г. А. Музылевым 176].
Этими авторами из-за отсутствия экспериментальных данных
были сделаны необоснованные допущения, не учитывающие влия-
ния сопротивления отсадочной постели. Одпако, как показали более
поздние экспериментальные исследования, этот фактор является од-
ним из главных, от которого зависят основные характеристики дви-
жения системы.
7*
99
Другим не менее важным вопросом, с которым приходится не-
редко сталкиваться как при конструировании отсадочных машин, так
и в исследовательских работах, является перенесение результатов,
полученных на моделях, в промышленные образцы отсадочных машин.
В принципе для отсадочных машин можно применить два вида
моделирования: физическое и математическое. При физическом мо-
делировании два явления считаются подобными, если числовые зна-
чения безразмерных комбинаций различных физических параметров
и линейных размеров являются одинаковыми. Эта безразмерная форма
позволяет распространять полученные зависимости на подобные
между собой явления. Получение безразмерных комбинаций парамет-
ров производится обычно либо на основе дифференциальных уравне-
ний, описывающих данное явление или процесс, либо методом теории
размерностей. Физическое моделирование сводится главным образом
к воспроизведению постоянства критериев подобия в модели и натуре.
Под математической моделью любого явления или процесса
обычно понимают совокупность соотношений, которые связывают
все характеристики явления или процесса с параметрами всей си-
стемы. Для процесса отсадки математическая модель должна быть
представлена в виде уравнений, отражающих кинетику процесса,
его гидродинамику и материальный баланс обогащаемого материала.
В практике конструирования отсадочных машин и в исследованиях
процесса отсадки методы физического и тем более математического
моделирования не нашли широкого применения. Это объясняется,
по-видимому, тем, что еще отсутствуют однозначное теоретическое
объяснение явлений, происходящих в отсадочных машинах, и де-
тальные теоретические разработки в области самого моделирования
этих машин. В настоящее время известно применение метода модели-
рования только для отдельных параметров отсадки.
Наиболее обстоятельные исследования по гидродинамике воз-
душно-пульсационных отсадочных машин и принципам их гидроди-
намического моделирования были выполнены Э. Э. Рафа лес-Лама р-
ком [102, 104, 107, 111, 112].
В результате этих исследований получены уравнения колебатель-
ного движения системы воздух — вода — постель, которые позво-
лили оценить степень влияния отдельных гидродинамических пара-
метров на процесс отсадки. На основании этих исследований был
разработан приближенный метод расчета основных элементов отса-
дочных машин.
1. УРАВНЕНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
СИСТЕМ ВОЗДУХ—ВОДА —ТВЕРДОЕ В ОТСАДОЧНОЙ МАШИНЕ
Рассмотрим элементарную струйку жидкости переменного сечения
(рис. 51). Применяя к этой струйке закон сохранения энергии
относительно плоскости отсчета z = 0, можно записать ЦП]
2 2
— zB + -^= -E£-+zp+-^4-/in + - (121)
gp« ® 2g gp« T p 2g * n g J dt ’ ' '
I
100
где рл и Рр — абсолютное давление в начальном суженном и конеч-
ном расширенном сечениях сообщающегося сосуда, Н/м2; z„ и zp —
геодезический напор в начальном и расширенном сечениях по отно-
испию к z = 0, м; vv и vp
м/с; рж — плотность жидкости,
падения, м/с2; hn — потеря
напора вследствие сопротивле-
ния, м.
Последний член правой части
уравнения (121) представляет
собой инерционный напор дви-
жущейся жидкости.
Исходя из уравнения нераз-
рывности потока, т. е. когда
Пр/В = . • - — Vifi = = ^р/р»
этот интеграл можно путем
некоторых преобразований при-
вести к виду 149].
— скорости жидкости в тех же сечениях,
кг/м3; g — ускорение свободного
Рис. 51. Схема элементарной струйки
потока воды в отсадочной машине
где /р и ft — площади сечения элементарного потока в конечном
и любом промежуточном положениях, м2.
I = 1а + • • • + /»+’ • • -Мк
Так как скорость в конечном сечспии /р является только функцией
времени, то можно принять, что
ди? ___ dvp
dt ~ dt
В уравнении (122) \^-dl представляет собой приведенную
i fi
длину элементарного потока. Если обозначить эту длину через
Ьэ, а~ — через с, и учесть, что потеря напора вдоль элементар-
ного потока
^п —2g ’
101
то уравнение (121) примет вид
(123)
гДе £э — коэффициент сопротивления.
Уравнение (123) характеризует неустановившийся колебательный
режим элементарной струйки. Для того чтобы это уравнение удовлет-
воряло условиям движения всего потока в отсадочной машине,
необходимо в первый член левой части его ввести коэффициент не-
равномерности ускорения a.L- Вместе с тем приведенная длина L3
должна учитывать кроме массы воды еще также массу постели и сте-
сненность потока в свободном пространстве разрыхленной постели.
Наконец, вместо коэффициента сопротивления g3, характеризу-
ющего в уравнении (123) только сопротивление движению жидкости
от трения, необходимо ввести обобщенный коэффициент сопротивле-
ния g, учитывающий как сопротивление проточной части машины
и сопротивление постели, так и мощности потоков жидкости в воз-
душном и рабочем отделениях машины. С учетом этих уточнений
ЦП] уравнение движения среды в отсадочной машине в оконча-
тельном виде запишется как
^T^+^ = ^-(Zp+ZB), (124)
где с/.; — коэффициент, учитывающий неравномерное распределение
ускорения по сечению потока; L — приведенная длина с учетом массы
постели, жидкости и т. д.; v — скорость воды над постелью, м/с;
g — общий коэффициент сопротивления системы; р — абсолютное
давление в воздушной камере, Н/м2.
Однако уравнение (124) не полностью характеризует реальный
колебательный режим в отсадочных машинах, так как оно получено
для условий, когда отсутствуют дополнительная подача воды в воз-
душные камеры машины 'и транспортный поток и слив жидкости и
твердого материала через переливной порог.
Для определения влияния этих факторов рассмотрим измене fine
количества жидкости в воздушной камере и расход ее через водо-
слив. Уменьшение массы жидкости в воздушной камере определяется
из соотношения
f„dzB = vBfBdt — Q„dt, (125)
где Qn — расход подрешетной воды, м3/с.
При этом увеличение массы жидкости в рабочем отделении от-
садочной машины определяется по условию
fpdzp^vjpdt +QTdt — Q^dt, (126)
где QT и QtJl — расход воды транспортной и воды, сливающейся
через порог отсадочной машины, м3/с.
102
Разделив в выражениях (125) и (126) все члены на /р dt и учтя,
что Q и Qt vB-cfv, qn-^ и<7,-ур,
будем иметь: = (127) = (J28)
где дп и дт — расход подрешетной и транспортной воды на 1 м2
решета машины, м3/(м2 - с); рс — коэффициент расхода водослива; В —
ширина рабочего отделения машины (водослива), м.
Числитель последнего члена правой части уравнения (128) пред-
ставляет собой расход жидкости через водослив прямоугольной
формы. Однако в связи с тем, что в состав основного уравнения коле-
бательного движения (124) входит еще и давление воздуха, завися-
щее от его истечения и расшире-
ния и обусловленное переменным
объемом, начальным давлением,
временем впуска, выпуска и пау-
зой, для определения взаимо-
связей между уравнениями (124),
(127) и (128) необходимо иметь
еще дополнительное уравнение,
характеризующее состояние воз-
духа в воздушной камере машины.
Рассмотрим схему (рис. 52),
иллюстрирующую движение воз-
духа в отсадочной машине.
Из равенства весового (массо-
вого) количества воздуха, посту-
пающего в отсадочную машину
за время dt, имеем:
Рп/пРЛ dt “ Рв/в 4“ (Мв 4“ о) ^Ря,
(129)
где р.п — коэффициент расхода воз-
духа в пульсаторе; /„ — площадь
проходного сечения впускного от-
Гис. 52. Схема движения воздуха
и воды в отсадочной машине
верстия пульсатора, м2; р„ — плот-
ность воздуха на выходе из отверстия, кг/м3; v„ — скорость истече-
ния воздуха из отверстия пульсатора, м/с; /в — площадь воздушной
камеры, м2; z. — разность уровней жидкости в воздушной и рабочей
камерах, м; Уо — начальный объем воздуха в воздушной камере,
м3 (Vo = Zo/,.)-
103
Скорость истечения воздуха определяется из соотношения [111]
(130)
где к — показатель адиабаты; р0 — абсолютное значение давления
в воздухосборнике, Н/м2; р0 — плотность воздуха в воздухосборнике
кг/м3.
Изменение давления воздуха в воздушной камере характеризуется
уравнением
dt zu + zB Ll i: f fP \ p ) X
Анализируя формулу (131), Э. Э. Рафалес-Ламарка приходит к вы-
воду, что при избыточных давлениях р, не превышающих 2,0-10*
Н/м2, функцию
К—1
молено с достаточной степенью точности изобразить аппроксимиру-
ющей (более простой) функцией 1,02 1—В этом случао
уравнение изменения давления воздуха в отсадочной машине будет
иметь следующий вид:
dp _ Р
dt z0-J-z„
dz„
dt
(i;’.2) •
Следует обратить вниманье на то, что при этом относительная ошибка
составляет ±2%. Для избыточных давлений, превышающих 2,0 X
X 10* Н/м2, формулой (132) пользоваться не рекомендуется, так как
относительная ошибка может превысить допустимые пределы. Так,
при избыточном давлении 3,0-104 Н/м2 и выше относительная
ошибка превышает 13%. Поэтому при расчетах параметров колеба-
тельного движения отсадочных машин, в которых предполагается
использовать сравнительно высокое избыточное давление, следует
применять уравнение (131).
В период открытия выпускного отверстия пульсатора истечение
воздуха из воздушной камеры в атмосферу происходит по закону,
описываемому уравнениями (131) или (132). В зтом случае уравне-
ние истечения принимает вид
-^- =-—[1,02^ А 1/2-1)+ф_1 (133)
zb L ' fp ' Ратм \ Ратм J dt J ' '
1С4
где /2 — площадь проходного сечения выпускного отверстия пульса-
тора, м®; р.чтм — атмосферное давление, Н/м2; р,.тм — плотность
воздуха, кг/м3.
Для характеристики состояния отсадочной постели при отсадке
мелкого угля можно пользоваться приближенной эмпирической за-
висимостью ИИ]
-g- = 0,96п - 0,04, (134)
dS
где — скорость перемещения верхнего слоя постели, м/с.
Таким образом, дифференциальные уравнения (124), (127), (128),
(133), (134) в совокупности описывают динамику колебательного про-
цесса жидкости и перемещения отсадочной постели и позволяют
проанализировать влияние различных гидродинамических пара-
метров на разрыхление отсадочной постели, а также позволяют
оценивать различные режимы отсадки для конкретно заданных
условий.
Задаваясь известными значениями и функциями сопротивления
отсадочной постели для периода восходящего и нисходящего ходов,
например выражениями (98)—(101), а также законами открытия и за-
крытия впускного и выпускного отверстий воздушного пульсатора,
можно получить основные интересующие нас параметры, например
давление, максимальную скорость и т. д. Однако в связи с тем, что
некоторые из этих уравнений являются нелинейными и представлен-
ными кусочно-гладкими функциями, для их общего решения необхо-
димо применение численных методов интегрирования. Такое вычис-
ление на ЭВМ произвел Э. Э. Рафа лес-Ламарка для различных слу-
чаев, охватывающих изменение давления воздуха, расхода подре-
шетной и транспортной воды, числа колебаний, цикла отсадки, от-
ношения площадей воздушного и рабочего отделений и др.
Некоторые результаты исследований влияния этих факторов па
выходные гидродинамические параметры и состояние отсадочной
постели рассмотрены в главе VII.
Для сопоставления результатов, полученных при решении выше-
приведенной системы уравнений, была осуществлена эксперимен-
тальная проверка некоторых режимов в лабораторных и промышлен-
ных условиях. Значения величин, полученных в результате инте-
грирования уравнений, довольно хорошо согласуются с эксперимен-
тальными данными для отсадочной машины с боковым расположением
воздушной камеры.
Рассмотренная система уравнений может быть применена также
и для расчетов гидродинамических параметров поршневых и диа-
фрагмовых отсадочных машин. В этом случае следует применять
не пять, а всего четыре дифференциальных уравнения, характеризу-
ющих только движение жидкости и отсадочной постели.
2. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТСАДОЧНОЙ
МАШИНЫ
Исходя из условий физического подобия при моделировании от-
садочных машин, необходимо соблюдать геометрическое, кинемати-
ческое и динамическое подобие 1112]. Только в этом случае резуль-
таты, полученные на моделях, можно с достаточной степенью точ-
ности переносить на полупромышленные или промышленные про-
тотипы.
Рассмотрим основные условия, при которых удовлетворяется
геометрическое, кинематическое и динамическое подобие. Для гео-
метрического подобия вполне достаточно, чтобы отношения всех
соответствующих линейных размеров I, площадей <о и объемов V
модели и ее прототипа имели постоянные значения, характеризу-
емые масштабом, показывающим, во сколько раз эти параметры
в прототипе больше или меньше, чем в модели.
Математически эти условия можно записать следующим образом:
/ = /2 = Ы|1 /з = * н
1ы ’ Ым ’ Рм
где индексы «и» и «м» обозначают, соответственно натурные и мо-
дельные величины.
При кинематическом же подобии следует, чтобы отношения скоро-
стей и ускорений как для чйстиц обогащаемого материала, так и для
элементов жидкости были также постоянными.
При этом пужпо соблюдать следующие соотношения:
(135)
гн
V =-----
Гм
L=in- =
t па
£1ц 1 о
а =-----= In- ~vn = —
ам i
(136)
где t, v, а и п — соответственно масштабы времени, скорости, уско-
рения и числа колебаний жидкости.
И, наконец, динамическое подобие модели и ее прототипа требует,
чтобы отношения между всеми соответственно действующими силами
были равными между собой, т. е. чтобы было выполнено условие
(137)
В качестве примера рассмотрим условия физического моделирования
воздушно-пульсационной отсадочной машины, воспользовавшись
уравнением колебательного движения воды в отсадочной машине.
Для удобства дальнейшего анализа это уравнение запишем в следу-
ющем виде:
„ ° I Е Г2 __ р ________ Ратм______zp
L g ' £ 2g£ ~ gpxL gpxL L
(138)
106
Если привести все члены этого уравнения к масштабу, учитывая при
этом, что масштаб для рж = 1, так как плотность воды в обоих слу-
чаях одинаковая, получим уравнение, характеризующее колебатель-
ное движение воды в модели отсадочной машины,
I I Ратм__I I грЧ~zb
р 1 L 7 б *
(139)
В квадратных скобках приведены масштабы величин, соответству-
ющие размерности каждого члена данного уравнения. По условиям
динамического подобия (137) из уравнения (139) имеем:
1 _ г __ г
а г?2 р
(140)
Использовав далее
(140) будем иметь:
я»
выражения (135) и (136), из соотношения
V» = Щ,
Z.1
(141)
Чтобы перейти от модели к натурному образцу отсадочной ма-
шины, необходимо увеличить давление воздуха во столько раз, во
сколько линейные размеры натурной машины больше линейных
размеров модели.
Кроме того, учитывая, что = 1 из соотношения (140) и v =
= In из соотношения (136), можно определить еще одно весьма важ-
ное соотношение, связывающее геометрический и временной мас-
штабы и дающее возможность осуществлять переход от чисел колеба-
ний в модели к числам колебаний в натурной отсадочной машине.
Это соотношение имеет вид
пя = „м(^),/’. (142)
При определении переходных масштабных соотношений из урав-
нения (139) предполагается, что коэффициенты приведенной массы
aL и сопротивления Е, в модели и ее прототипе имеют одинаковое
значение. Очевидно, это справедливо только для коэффициента при-
веденной массы, так как при геометрическом и кинематическом подо-
бии распределение ускорений в обоих случаях действительно остается
постоянным.
Что же касается коэффициента сопротивления g, то он, как из-
вестно, зависит от значений критерия Не. При сильно развитой тур-
булентности потока число Re в модели мало отличается от такового
в прототипе. Поэтому обычно принимают, что gH = £м.
При моделировании отсадочных машин следует учитывать также
масштабы расхода воды, воздуха и нагрузки, которые легко
107
определяют из обычных уравнений расхода, если к ним применить
метод, аналогичный вышеизложенному.
Основные переходные соотношения при моделировании
отсадочных машин следующие:
Скорость и число колебаний жид-
кости ............................
Избыточное давление воздуха в воз-
душной камере ....................
Расход воды, воздуха, твердого ма-
териала ..........................
Удельная производительность отса-
дочной машины ....................
С помощью этих соотношений можно производить переход от
модели к натурному образцу отсадочной машины или получать в мо-
дели примерно такие же результаты отсадки, какие имеют место
в промышленных отсадочных машинах.
Таким образом, как показывают исследования, чтобы отсадка
в модели и в прототипе протекала примерно одинаково, нужно соблю-
дать равенство ускорений жидкости, геометрическое подобие основ-
ных размеров модели и прототипа отсадочной машины, форму коле-
баний жидкости, подобие скоростей, давлений и расходов воды,
воздуха и обогащаемого материала.
Следует особо остановиться на математическом моделировании
течения жидкости в проточной части отсадочных машин.
Как известно, профиль проточной части отсадочной машины в те-
чение длительного времени не претерпевал существенных изменений.
Это обусловливалось главным образом тем, что при малой ширине ра-
бочих отделений в достаточной степени обеспечивалась равномер-
ность вертикальных скоростей потока воды, а следовательно, и раз-
рыхленности отсадочной постели по ширине машины. Однако при
проектировании отсадочных машин с К-образпой проточной частью
и шириной рабочего отделения более 2 м возникли определенные
трудности с распределением скоростей потока по ширине машины.
Даже осуществление специальных мер по выравниванию поля ско-
ростей не привело к положительным результатам.
Проблема выравнивания скоростей по ширине машины практи-
чески исключается при расположении воздушных камер под отсадоч-
ным решетом. Однако, как показали результаты исследований 198J,
в этом случае появились новые трудности, связанные с неравномер-
ностью скоростей уже не по ширине, а по длине машины в пределах
каждой воздушной камеры, что требовало детальной проверки раз-
личных конструктивных решений. Физическое моделирование проточ-
108
ной части является весьма трудоемким процессом, так как для каж-
дой Стадии исследований необходимо изготовлять значительное число
моделей с различными размерами и соотношениями.
Для изучения и оценки движения воды в проточной части отсадоч-
ных машин Л. Л. Знаменским и др. (491 был применен более простой
метод электрогидродинамиче-
ской аналогии (ЭГДА), осно-
ванный на использовании ана-
логии законов движения элек-
трического тока и потен-
циального течения жидкости.
Сущность этого метода заклю-
чается в отыскании решения
уравнения Лапласа
Д2<Р j а?(Р —Q
дх- ~ ду~
(143)
путем моделирования течения
электрического тока в электро-
проводной среде и, в частности,
для плоского течения в элек-
тропроводной бумаге 1131].
В этом уравнении функция <р
определяет распределение ско-
ростей потока. Она называет-
ся потенциалом скорости.
На рис. 53 показаны прин-
ципиальная схема измерений
и схема интегратора ЭГДА
9/60.
Рис. 53. Принципиальная схема ЭГДА
и метода моделирования:
1 — щуп; а — модель
Основные соотношения для стационарного электрического
тока и потенциального течения жидкости:
Стационарный электрический ток Потенциальное движение жидкости
Плотность тока Скорость жидкости
* dV ’ = ~а1й 8S
д*У , 9W дх^ ' ду* Э2ф Д2(р дх% ду%
Сила тока Расход жидкости
в Q = J vdS В
Примечание, о — коэффициент электропроводности) V — электрический потен-
циал; dS — элемент площади.
109
Линии, вдоль которых значения потенциальной функции <р по-
стоянны, называются эквипотенциальными. Они характеризуют
степень равномерности поля скоростей потока. Если эти линии в мо-
дели параллельны отсадочному решету, степень равномерности поля
скоростей в отсадочной машине высокая. Аналогично линии, вдоль
Рис. 54. Гидродинамическая сетка
проточной части отсадочной ма
шины
Рис. 55. Связь опытных и расчет-
ных значений относительной скоро-
сти потока в проточной части отса-
дочной машины
Логарифм относительной спорос-
ти (полученной. на ЭГДЛЦу н
которых сопряженные с функцией <р значения функции ф постоянные,
называются линиями потока. Система эквипотенциалей и линий тока
образует так называемую гидродинамическую сетку исследуемого
поля скоростей.
На рис. 54 показана такая сетка для отсадочной машины с U-
образной проточной частью. Следует отметить, что для изучения
равномерности поля скоростей не обязательно строить линии тока,
а вполне достаточно пользоваться только эквипотенциалями.
НО
Для относительной оценки равномерности скоростей в проточной
части модели отсадочной машины можно пользоваться отношением
149]
кн = -^, (144)
rmin
где итах и — максимальная и минимальная скорости на рассма-
триваемой эквипотенциали.
Скорость движения жидкости в любой точке потока определяется
из выражения
где А<р — шаг проведения эквипотенциали около точки с координа-
тами х и у, AS — отрезок линии тока, заключенный между смеж-
ными эквипотенциалями.
Для проверки правомерности применения моделирования методом
ЭГДА УкрНИИуглеобогащепием были проведены лабораторные ис-
следования на полупромышленном отсеке отсадочной машины с U-
образной проточной частью. На рис. 55 показана взаимосвязь между
относительными скоростями, полученными методом электрогидро-
динамических аналогий, и экспериментальными данными. Сопоста-
вление этих данных показывает, что между ними существует тесная
корреляционная связь. Следует отметить, что этот метод дает возмож-
ность сравнительно просто и быстро производить оценку степени
равномерности поля скоростей для любых вариантов проточной
части.
Для дальнейшего решения задач по прогнозированию результа-
тов отсадки, оптимизации параметров отсадочных машин путем
автоматического регулирования необходимо более широко использо-
вать методы математического моделирования. Эти методы в сочета-
нии с совершенными вычислительными машинами позволят иссле-
довать всевозможные варианты аппаратурного оформления отсадоч-
ных машин, изучить основные закономерности процесса и в конечном
итоге вскрыть резервы по усовершенствованию отсадки.
3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОТСАДОЧНОЙ МАШИНЫ
Рассмотренные выше закономерности аэрогидродинамики коле-
бательного движения среды позволяют с достаточной для практики
точностью производить аэрогидродинамический расчет основных
элементов отсадочных машин, в частности необходимое начальное
давление и расход воздуха, оптимальный объем воздухосборника
и необходимые проходные сечения впускных и выпускных отвер-
стий воздушных пульсаторов для создания колебательного режима
в отсадочной машине. Эти расчеты дают возможность обеспечить за-
данные скорости п ускорения воды и, следовательно, необходимую
разрыхленность отсадочной постели, от которой, как известно, за-
висят качественно-количественные показатели отсадки. Кроме того,
111
они позволяют производить выбор воздуходувок, обеспечивающих
заданные выходные параметры колебаний в отсадочной машине.
В качестве примера рассмотрим последовательность расчета от-
садочной машины для обогащения мелкого угля с подрешетными
воздушными камерами, клапанными воздушными пульсаторами и ро-
Рис. 56. Схема одного отсека про
точной части отсадочной машины
с подрсшетпой воздушной камерой:
Еи— пачалыг.ш приведенная длина потопа
В проточную часть машины с
торными разгрузчиками для уда-
ления тяжелых продуктов отсадки.
Расчет приведен-
ной длины потока и
избыточного давле-
ния воздуха в воздуш-
ной камере отсадоч-
ной машины. Расчет аэро-
гидродинамики отсадочной ма-
шины обычно начинают с опре-
деления приведенной длины
потока, от которой зависят основ-
ные входные и выходные пара-
метры колебательного движения
среды.
На рис. 56 изображена схема
и основные геометрические раз-
меры одного из отсеков проточ-
ной части отсадочной машины
с подрешетпыми воздушными ка-
мерами.
Для определения приведенной
длины потока можно пользоваться
двумя методами расчета: анали-
тическим или графическим. Вто-
рой метод является более простым,
он обеспечивает наглядность. По-
этому в дальнейшем будем ноль-
зоваться графическим методом.
Построение средней линии потока
производят следующим образом,
определенным шагом вписывают ок-
ружности, центры которых характеризуют направление средней ли-
нии. После этого среднюю линию в том же масштабе выпрямляют и
относительно нее строят развертку проточной части машины (рис. 57).
На участке, где имеет место изменение площади потока /z отно-
сительно площади /в, графически (участок 7—14) определяют функ-
цию с(- = у = f (Г). Значения этой функции для проточной части
(см. рис. 56) следующие:
Номера точек
Vi .........
Vi
7 8 9 10 11 12 13 14
11,0 13,0 12,1 14.5 18,2 21,8 24.0 25.0
2,27 1,93 2,06 1,72 1,37 1.15 1.04 1,00
112
По этим данным в заданном масштабе строят график сг = / (Z)
(рис. 58).
Начальную приведенную длину потока рассчитывают из соотно-
шения
Б
Lh = qZ1+ J qdZ+/3. (146)
в
Рис. 57. Развертка проточной части одного отсека отсадочной машины
в
Интеграл С,- dl в выражении (14G) численно равен площади
в
фигуры БВДЕ (см. рис. 58).
При начальных условиях, когда t = 0, zp = 0 и i> = 0, из урав-
нения колебательного движения среды (135) с учетом, что
= т 12"ЦЦ],
g \ dt Jt->o 1 Ю 1 11
dv , о
где — начальное ускорение воды, м/с^, можно выразить началь-
ное избыточное давление воздуха в воздушной камере как
Рн = Ю4 +Ят1п) , (147)
где р„ — начальное избыточное давление, Н/м2; т1 — коэффициент,
зависящий от продолжительности действия восходящего потока;
Ртах — максимальная скорость восходящего потока воды, м/с; п —
число колебаний воды в 1 мил; — минимальная начальная раз-
ность уровней воды в рабочем отделении и воздушной камере отса-
дочной машины, м.
Па основании экспериментальных данных было установлено
ИШ, что для современных конструкций проточной части отсадоч-
ных машин благодаря сравнительно равномерному полю скоростей
по их площади коэффициент неравномерности ускорения аг можно
принимать равным 1. Для мелкого угля рекомендуется принимать
коэффициент цикла пгг = 0,30, а максимальную скорость нтах в пре-
делах 0,08—0,15 м/с. При расчете следует ориентироваться на боль-
шее значение скорости нтах, так как в этом случае появляется воз-
можность более гибкой регулировки водо-воздушного режима от-
садки.
8 Заказ 375
113
При определении LK не учитываются приведенная длина отса-
дочной постели, изменение уровня воды при работе машины и рас-
ход подрешетной воды, а при определении рн — потери давления
воздуха в подводящих воздухопроводах и пульсаторе. В связи с этим
расчетное значение начального избыточного давления по формуле
Рис. 58. График зависимости с, = / (Z)
Рис. 59. Расчетная схема Клапанпого
пульсатора
(147) должно быть увеличено па коэффициент запаса к3. Этот коэф-
фициент, по опытным данным, принимается равным 1,25. Тогда рас-
четная формула для избыточного давления будет иметь вид
Ро = *зРн- (14S)
Аэрогидродинамический расчет воздуш-
ного пульсатора. Расчет воздушного пульсатора произво- .
дится из условий обеспечения проходного сечения впускного отвер-
стия для поступления в воздушную камеру машины необходимого
количества воздуха.
Расчетная схема клапанного пульсатора показана на рис. 59.
Для конечных условий, когда
dp du
v = Vma*’ ~dF ~ ° 11 ~dt °’
уравнения истечения (132) и колебательного движения (124) примут
вид
= W, 1/2 - , м’ с; (149)
«50)
р2
где — потери напора, м; к — коэффициент, учитывающий со-
отношение площадей в решетном и воздушном отделениях машины
114
(*=1 + г);
^max = ^таАя — перемещение воды в рабочем
отделении машины в период положительного ускорения, м;
— относительное время движения воды с положительным
ускорением; Лтах — максимальное перемещение воды в рабочем от-
делении машины, м.
Остальные обозначения прежние.
Величину £„ в расчетах рекомендуется принимать равной 0,2
от времени действия восходящего потока, а коэффициент расхода
пульсатора рп = 0,25—0,35.
На основании экспериментальных данных Э. Э. Рафалес-Ламарка
для мелкого угля рекомендует рассчитывать максимальное переме-
отса-
£j2
щеим "°“ы h....."потер"нм,ора +при д““ “ тереа
дочпую постель из следующих эмпирических зависимостей:
Лтах = 22,0^, м, (151)
^=[0,534 + 4,1(^-0,08)1(0,1 + ^), м, (152)
где h, — толщина отсадочной постели, м.
Если в формулу (149) вместо плотности подставить
„ __ Ро + Ратм
1 в ~ gRT ’
а вместо R и Т — их значения, то после преобразований расчетное
выражение для площади проходного сечения впускного окна пуль-
сатора примет вид
/„ = 0,240- IO’2 1 / (153)
I1" |/ Po-Pvmax
Кроме того, при расчете /„ рекомендуется принимать минималь-
ное число колебаний среды, например 35—40 кол/мин. В этом слу-
чае будет обеспечен более широкий диапазон регулирования воздуш-
ного режима вследствие варьирования в больших пределах Рс1пах.
При расчете клапанного пульсатора необходимо обращать вни-
мание на то, чтобы при минимальном времени впуска площадь, об-
разуемая периметром входного отверстия и высотой подъема кла-
пана hx, была больше или равна расчетной площади /п. Только
в этом случае будут обеспечены заданные выходные кинематические
параметры потока воды в отсадочной машине. Площадь выпускного
отверстия пульсатора обычно принимается равной площади впуск-
ного отверстия.
Расчет расхода воздуха и объема возду-
хосборника. Весовое количество воздуха, поступающего в воз-
душную камеру отсадочной машины за п колебаний в 1 мин, можно
записать 1111] как,
G — ng [Ро (Ро Ратм) ^max/pPcpL 1
8*
115
где Fo — суммарный объем подводящего воздухопровода и воздуш-
ной камеры в момент, когда перепад уровней в воздушном и решетном
отделениях машины равен НтЛ, м3; р0 и ритм — плотность воздуха
при давлении р0 и ратм, кг/м3; рср — плотность воздуха в период
впуска, кг/м3.
Первый член в квадратных скобках представляет собой коли-
чество воздуха при изменении давления от ратм до р0, а второй —
количество воздуха в объеме вытесненной воды.
Если разделить обе части уравнения (154) на gpaTM, то оно примет
вид
V = и ГУО (-Р°Г-Ра™ ) - А,пах/р -^"1, м3/мпн. (155)
L \ (-’атм / Ратм J
Пренебрегая изменением температуры воздуха и заменяя плот-
ности пропорциональными давлениями, получим объемный расход
воздуха
У = 10 8п[У0ро + Лтах/р(р1,п,ах+105)], мз/мпн. (156)
Удельный расход воздуха определяется из выражения
Ууд = 10 + (^тах+ Ю6)], м3/(м2 - мин). (157)
Общий часовой расход можно определить по формуле
Уоб = 60Ууд/с, м3/ч, (158)
гДе /с — площадь решетного отделения отсадочной машины, м2.
Объем воздухосборника, отнесенный к 1 м2 площади рабочего
отделения отсадочной машины, рассчитывается по формуле
= (Ритах+ Ю3)] д-^-, (159)
где 7[П — относительное время впуска; Др — падение давления
в воздухосборнике во время впуска, Н/м2 (Др = ср0); с — коэффи-
циент падения давления. Величину 7ВП рекомендуется принимать
в пределах 0,5—0,6, коэффициента с — от 0,2 до 0,3. Общий объем
воздухосборника, необходимый для нормальной работы отсадочной
машины, определяется из выражения
^всб = Ър/с. (160)
Пример. Рассчитать начальное избыточное давление воздуха в воздуш-
ной камере отсадочной машины, необходимую площадь впускного отверстия
клапанного пульсатора, расход воздуха и объем воздухосборника. Исходные
данные: начальная приведенная длина потока Lfl = 3,5 м; площадь отсадочного
решета /с = 12 м2; высота отсадочной постели hn = 0,6 м; число колебаний
среды п = 50 кол/мии; минимальный перепад ЯП,1П= 0,7 м; коэффициент
/с = 3,5; относительное время впуска 711П = 0,6; объем воздушной камеры в на-
чальный период колебаний Уо = 0,4 м3; число воздушных камер N = 6; макси-
мальная' скорость потока гтах = 0,15 м/с.
116
Решение. Начальное и избыточное давления воздуха в воздушной
камере определяем по формулам (147) и (148):
рн = 1(Н (<),31 ° ^0-5- 3,54-0,7) ==1,51 • 104 н/м2,
п
р0 = 1,25 • 1,51 • 104 = 1,89 • 104, Н/м2.
Максимальное перемещение воды в рабочем отделении отсадочной машины
определяем по формуле (151):
fenax = 22,0 -^- = 0,066 м.
Потери напора по формуле (152) будут
= [0,534-1-4,1 (0,15-0,08)] (0,1 +0.6) = 0 574 м.
Перемещение воды в рабочем отделении машины за время с положительным
ускорением
h = 0,20-0,066 = 0,0132 м.
‘’max ’ ’
Давление воздуха, необходимое для получения fmax = 0.15 м
₽с,тах =1С” (0.574 + 3.5 - 0,0132 + 0,7) = 1,32 104 н/м2.
Площадь рабочего отделения, приходящаяся на одну воздушную камеру
Площадь проходного сечения впускного отверстия определяем по фор-
муле (153): __________________
. n.w .А , 2-0.15 1/ 1.89-10‘ + 10& „
/n-O-40-Ю- 0 25 у 189 104_1з2,104 0,01-1 м-.
Удельный объемный расход воздуха по формуле (157) будет
Ууд=50-10-б Q0-4'1^9:.101-4-0,066 (1.32-10* +106)] = 5,65 мЗ/(м2-мш1).
ч»
Часовой расход воздуха, потребляемый отсадочной машипой, рассчитываем
по формуле (158)
1 сб = 60 • 5,65 • 12«^4100 мз/ч.
Падение давления в воздухосборнике
Др = 0,3-1,89-104 = 0,57-104 н/м2.
Удельный объем воздухосборника по формуле (170)
% = (1-0,60) [ °-4 • 1 29 • 104 + 0,066 (1.32 -104 +105)] 0 571 10? = 08 мз/м».
Общий объем воздухосборника
увсб = 0,8 • 12 = 9,6 мз.
117
Расчет производительности роторного
разгрузчика и мощности его привода. При рас-
чете роторного разгрузчика обычно определяется максимальная ча-
стота вращения ротора, которая обеспечивает необходимую скорость
разгрузки тяжелого продукта. Выражение, связывающее произво-
дительность разгрузчика и частоту его вращения 15], имеет следу-
ющий вид:
где 72р — частота вращения разгрузчика, об/мин; Qr — максималь-
ное количество удаляемого тяжелого продукта, т/ч; т — число
секторов в роторе разгрузчика; /0 — площадь поперечного сечения
разгрузчика, м2; I — рабочая длина ротора, м; уср — средняя насып-
ная плотность тяжелого продукта, кг/м3; гр — коэффициент заполне-
ния сектора, принимаемый обычно равным 0,7—0,8.
Мощность на валу ротора определяется из выражения
р ioTTo ’ <1
где Np — мощность на валу ротора, кВт; Р„ — масса материала,
отнесенная к 1ма поверхности ротора, кг/м8;
р __ VcyR .
" tg<p*n ’
F — площадь сечения выпускного отверстия, м2; D — диаметр ро-
тора, м; tg <р — коэффициент внутреннего трения материала, равный
0,22; R — гидравлический радиус выпускного отверстия, м;
r =Л____bL. •
2 b + l ’
b — ширина выпускного отверстия, м.
Установочная мощность двигателя рассчитывается по формуле
= (163)
где 1] = т]цт]р — коэффициент полезного действия привода разгруз-
чика; 1]ц и 1]., — коэффициент полезного действия цепной передачи
и применяемого редуктора; к3 — коэффициент запаса, принимаемый
равным 1,25.
Пример. Рассчитать максимальную частоту вращения роторного раз-
грузчика и установочную мощность двигателя. Исходные данные: производи-
тельность по тяжелому продукту QT = 60 т/ч; число секторов в роторе z = 4;
диаметр барабана D = 0,3 м; диаметр вала разгрузчика dB = 0,08 м; рабочая
длина ротора Z = 1 м; средняя насыпная плотность тяжелого продукта уср =
= 1500 кг/м3; ширина выпускного отверстия Ь = 0,2 м; к. п. д. цепной пере-
дачи т]ц = 0,9 и редуктора т]р = 0,7.
118
Решение. Площадь поперечного сечения одного отсека
/o==2L_ (Z)2_(J2)=A^- (0,32-0,082)=0,0165 М2.
По формуле (161) определяем
п„=_______________________—---------------- 12 6 об/мин.
р 0,06- 4- 0,0165 1,0-1500-0,8
Гидравлический радиус выпускного отверстия
1 0,2-10
п=^‘ 1,о+оТ-0’083-
Масса материала на 1 м2 поверхности ротора
_ 1500-0,083 „
= 0.60-0,22"= 945 КГ/МЗ-
По формуле (162) определяем
3,14 945 01.1,0-0.3 12.6 - 0,6 _ „1 кВт.
102 • 60
Установочная мощность по формуле (163)
0 11
^=-б^Г1-25=0’22 кВт-
Глава IV
ОТСАДОЧНЫЕ МАШИНЫ
На развитие многочисленных конструкций отсадочных машин
наиболее существенно повлияло разнообразие условий их примене-
ния. Так, при обогащении руд преимущественное распространение
получили диафрагмовые отсадочные машины и машины с конусным
днищем — пульсатором, позволяющие вести процесс в высокочастот-
ном режиме колебаний и отвечающие требованию компактности для
компоновки в стесненных условиях (на драгах). В углеобогащении
ведущее место заняли вначале поршневые, затем воздушно-пульса-
ционные машины, допускающие увеличение площади решет и обес-
печивающие непрерывную разгрузку тяжелого продукта при его
значительном выходе.
В настоящее время известно около 90 конструкций отсадочных
машин, различающихся между собой по целевому назначению, прин-
ципу работы привода и разгрузочных устройств, количеству выделяе-
мых продуктов и другим существенным, пе связанным между собой
признакам. Некоторые авторы (64, 1221 классифицируют отсадоч-
ные машины по различию направления струй воды от источника пуль-
саций к отсадочному решету, разделяя их на пять классов: с поворо-
том струи воды на 180, 90 и 45°; без поворота струи; с неподвижной
водной средой (с подвижным решетом).
Но при такой классификации в один и тот же класс должны вхо-
дить принципиально различные машины. Например, к первому
классу надо относить диафрагмовые, поршневые, воздушно-пульса-
ционные машины с боковым расположением источника пульсаций
по отношению к решету. Представляется более правильным в ка-
честве основного, определяющего признака для классификации отса-
дочных машин принимать тип привода с расшифровкой (в необходи-
мых случаях) дополнительного отличия, например расположения при-
вода по отношению к отсадочному решету. По такой классификации
все известные отсадочные машины объединяются в семь классов —
с воздушным приводом; с диафрагмовым приводом; с конусным пуль-
сатором; с поршневым приводом; с подвижным решетом; с лопастным
приводом и гидравлическим пульсатором.
Но и в пределах каждой такой группы отсадочных машин могут
•быть выделены характерные типы, различающиеся между собой чис-
лом ступеней, направлением движения разгружаемого тяжелого про-
дукта (прямоточные и противоточпые) пли способом его выгрузки
(через решето, щель пли комбинированный), конструкцией воздуш-
ных пульсаторов и т. д.
120
При дальнейшем рассмотрении конструкций отсадочных машин
вспомогательные характеристики такого рода будут отражены в опи-
сании конкретных типов.
Последовательность перечисления машин в классификации может
быть подчинена различным принципам. Но рассмотрение их, напри-
мер, в хронологическом порядке освоения не может носить строгий
характер вследствие того, что различные конструкции отсадочных
машин осваивались в несколько этапов и что к одним и тем же срокам
может относиться освоение нескольких классов машин. Невозможна
четкая группировка также по целевому назначению или по конструк-
тивной сложности.
1. ОТСАДОЧНЫЕ МАШИНЫ С ВОЗДУШНЫМ ПРИВОДОМ
(ВОЗДУШНО-ПУЛЬСАЦИОННЫЕ)
Это тип машин (рис. 60) представлен наиболее широким диапазо-
ном конструкций, большинство из которых до сих пор применяется
на практике. Наиболее ранние из них — машины с боковым распо-
ложением воздушных камер и с вертикальными пульсаторами посту-
пательного действия — были применены для обогащения угля и обна-
ружили существенное преимущество перед поршневыми машинами,
заключающееся в возможности регулирования цикла пульсаций.
В дальнейшем вертикальные пульсаторы с эксцентриковым приво-
дом из-за конструктивного несовершенства и недостаточной эксплуа-
тационной надежности были заменены роторными (вращающимися)
пульсаторами, что повысило регулируемость процесса. Разгрузоч-
ные устройства для тяжелых продуктов в первых конструкциях
воздушно-пульсационных машин были выполнены по типу поршне-
вых машин: с вертикальной разгрузочной щелью и шибером, регули-
руемым вручную. Машины выпускались с противоточной и прямо-
точной разгрузками. В современных конструкциях обычно приме-
няется прямоточная разгрузка преимущественно через горизонталь-
ную щель с использованием автоматических регуляторов различных
конструкций.
По мерс повышения производительности отсадочных машин, об-
условленного мощностью строящихся обогатительных фабрик, стало
очевидным несовершенство машин с боковым расположением воздуш-
ных камер, не обеспечивающих равномерное распределение поля
скоростей пульсирующего потока по ширине отсадочного решета.
Применение гидравлических обтекателей па конце перегородки
между воздушным и отсадочным отделениями (БОМ-КЮ, БОМ-М16
и др.) и разделение проточной части па отдельные каналы различ-
ного сечения не позволили рационально решить вопрос. Поэтому
получили развитие направления по созданию отсадочных машин с под-
решетными воздушными камерами (машины типа ОМП, ОМ, ОМА,
«Такуб», «Тема» и др.), применению сдвоенных машин с ограничен-
ной шириной отсадочных отделений и центральным расположением
воздушных камер машины («Ведаг», «Гумбольд»), двустороннего
124
расположения воздушных камер для одного отсадочного отделения зна-
чительной ширины (машины типа ВОМП) или для сдвоенных отсадоч-
ных отделений (машина «Мак-Нелли-Джайент»).
Воздушно-пульсационные отсадочные машины в последние годы
стали применять для обогащения руд, где длительное время исполь-
зовали машины с диафрагмовым приводом и подвижным конусным
Рис. 60. Отсадочные машины с воздушным приводом:
-а — с боковым расположением воздушной камеры; б — с боковым двусторонним расположе-
нием воздушных камер; в — со сдвоенными центральными воздушными камерами; г — с под-
решетным расположением воздушных камер; О — с патрубочными подрешетными воздуш-
ными камерами; е — отсадочная машина двойного действия с падрсшетпым расположением
воздушных камер
днищем. В отличие от последних воздушно-пульсационные машины
позволяют вести процесс при повышенной толщине слоя постели.
Благодаря этому повышается точность разделения материала.
Тенденция к уменьшению высотного габарита отсадочных машин
для обогащения руд отразилась на особенностях их конструкции.
Так, в машине ОМР-1 с боковыми воздушными камерами и в машине
ВОМП-2 с двусторонним расположением воздушных камер проточ-
ная часть значительно ограничена по высоте за счет выполаживания
U-образного днища. По тем же соображениям разработаны новые
конструкции: машина ОПМ с подрешетными воздушными камерами
латрубочного типа (Гипромашобогащение) и машина двойного дей-
ствия с надрешетным расположением воздушных камер (Механобр-
чермет).
422
Ниже дано описание наиболее характерных конструкций воздуш-
но-пульсационных отсадочных машин, применяемых в отечественной
практике.
Отсадочная машина «Г ипрокок с-52» снята с про-
изводства, но еще эксплуатируется на углеобогатительных фабриках
преимущественно в модернизированном виде.
Машина «Гипрококс-52» двухступенчатая, с боковым расположе-
нием воздушных камер. В заводском изготовлении она имеет проти-
воточную разгрузку породы (с обратным уклоном решета) и прямо-
точную разгрузку промпродукта. Машина оснащена вертикальными
воздушными пульсаторами, обслуживающими изолированные сек-
ции — два в породном и три в промпродуктовом отделениях. Для
разгрузки тяжелых фракций применены секторные шиберы с автома-
тическими регуляторами пневматического действия и поплавковыми
датчиками уровня постели. Машина выпускалась для обогащения
крупного и мелкого классов углей и переобогащения промпродукта
с отсадочным решетом площадью 8, 10 и 12 м2.
В процессе модернизации вертикальные поршневые воздушные
пульсаторы были заменены горизонтальными роторными, допуска-
к щими регулировку воздушного цикла. Породная ступень машины
переоборудована на прямоточную разгрузку. В некоторых случаях
в конце обеих ctjпеней вместо разгрузочного порога с вертикальной
щелью и секторным шибером оборудованы устройства с горизонталь-
ной разгрузочной щелью и глубоким карманом, из которого тяжелый
продукт удаляется роторным разгрузчиком непрерывного действия.
Привод ротора обеспечивает изменение частоты вращения его в за-
висимости от уровня тяжелой постели, регистрируемого поплавко-
вым датчиком. Осуществлены и некоторые другие усовершенствова-
ния: перегородка между воздушным и решетным отделениями
снабжена каплеобразным обтекателем, штампованное решето с круг-
лыми отверстиями заменено щелевидным, опорная решетка под отса-
дочным решетом выполнена в виде сварной конструкции с наклон-
ными поперечными полосами, обеспечивающими ввод восходящего
потока воды с некоторым наклоном для ускоренного перемещения
тяжелых фракций к разгрузке.
Многие из отмеченных изменений использованы в дальнейшем
при создании новых отсадочных машин.
Отсадочные машины типа БОМ выпускались для
обогащения крупного и мелкого классов углей, обогащения неклас-
сгфицированных углей и переобогащения промпродукта. Они еще
сохранились в эксплуатации на большом числе фабрик угольной
промышленности.
Конструктивно отсадочные машины типа БОМ относятся к маши-
нам с боковым расположением воздушных камер, роторными пульса-
торами и прямоточной разгрузкой тяжелых продуктов. Породная
ступень разделена на две секции, промпродуктовая — на три секции.
В машинах для обогащения мелких классов углей значительно уве-
личено соотношение ширины решетного и воздушного отделений.
123
Например, в машине Б0М-М16 оно составляет 1 : 2,2. Поэтому для
создания равномерного поля скоростей применены каплеобразные
обтекатели на конце вертикальной перегородки между отделениями,
а в машинах БОМ-М и БОМ-К, кроме того, установлены в проточной
части отклоняющие листы, которые улучшают распределение потока
воды по ширине отсадочного решета.
В заводском исполнении отсадочные машины типа БОМ были
оснащецы разгрузочными порогами с вертикальной щелью и кача-
ющейся заслонкой для регулирования выгрузки тяжелых продуктов.
Б машинах типа МБОМ привод заслонок пневматический, в машинах
типа БОМ применен электрогидравлический привод.
Большинство используемых на углеобогатительных фабриках ма-
шин типа БОМ в процессе эксплуатации усовершенствованы и модер-
низированы.
В основном модернизация заключалась:
в замене эксцентрикового привода кулачковым для обеспечения
асимметричного цикла при использовании вертикальных поршневых
пульсаторов в старых модификациях машин (модернизация по про-
екту Южгипрошахта) или в замене поршпевых пульсаторов ротор-
ными горизонтальными;
в перераспределении площади отсадки с использованием трех
секций для выделения породы и двух — для промпродукта;
в усовершенствовании разгрузочных устройств для тяжелых
продуктов с заменой качающихся заслонок роторными разгрузчи-
ками (проект Южгипрошахта), секторными затворами в машинах
мелкого угля и лотковыми затворами в машинах крупного угля
(проект Днепропетровского горного института), самовыравнива-
ющими камерными разгрузочными устройствами и др.;
в улучшении конструкции отсадочных решет и оснащении ма-
шин подрешетными направляющими колосниками.
В результате этого работающие па обогатительных фабриках
машины типа БОМ, как и машины «Гипрококс», в большинстве
случаев существенно отличаются от заводских образцов и друг от
друга. Поэтому приводимые обычно в литературе паспортные техни-
ческие характеристики могут не соответствовать практически полу-
чаемым показателям.
Опыт работы углеобогатительных фабрик показывает, что про-
изведенные изменения конструкции машин старых типов позволили
приблизить их технологическую эффективность к уровню, достигае-
мому на современных отсадочных машинах (табл. 11).
Отсадочные машины типов ОМК и ОМШ (Г и п р о -
машобогащение). Машины типа ОМК (отсадочная машина
с комбинированной системой разгрузки для мелких углей) и типа
ОМШ (отсадочная машина для широко классифицированных и круп-
ных углей) являются наиболее современными из отечественных мо-
делей отсадочных машин с боковым расположением воздушных камер.
124
Таблица И
Сравнение технологических показателей модернизированных
и новых отсадочных машин
Показатель ЦОФ «Дзержин- ская» ЦОФ «Криворож- ская» ЦОФ «Дуванская» ОФ Днепродзер- жинского КХЗ
Модернизация дги Модернизация Южгипро- шахта Модерниза- ция Гипро- кокса
Крупность обогащаемого угля, мм Удельная производитель- ность, т (ч-м2) Среднее вероятное откло- нение Ер, кг/дм3 .... Погрешность разделения I Засорение концентрата фракцией > 1800 кг/м3 Потери в породе фрак- ции <1500 кг/м3 .... 0-80 19,7 0.08 0,25 0,21 0,2(5 0,37 0,56 0,5-13 11,0 0,17 0,29 0,22 0^8 0,83 2,47 0—80 15,6 0,08 0,25 0,17 0,21 0,54 0,40 0,5—12 15,3 0,13 0,32 0,31 0,33 0.53 2,10
Примечание. Дробью обозначены показатели для высокой (числитель) и низкой
(знаменатель) плотностей разделения.
Таблица 12
Технические характеристики отсадочных машин типов ОМК и ОМШ
Показатель ОМ-12К 0М-18К ОМ-8Ш 0М-12Ш
Производительность, т/ч:
общая 120—200 180-300 1G0 240
по выделению породы .... 40-32 60—48 44-32 50-34
Ширина отсадочного отделения, мм Число 2000 3000 2000 300
ступеней 2
секции 6 6 4 6
Общая площадь отсадки, м2 . . . Давление воздуха в воздухосбор- 12 18 8 12
Н1ПСР, мм вид. ст 1500- 1600 1600- -1800
Расход сжатого воздуха, м3/ч . . 2000 3000 2300 3300
Число пульсаций в 1 мин .... 36; 43, 51; 57; 67
Мощность электродвигателя приво- да пульсатора, кВт Габаритные размеры, мм: 6800 2,8 5300
6800
длина 7300
ширина ... 3100 4400 3400 3400
высота . 5100 5800 5100 5100
Масса машины (транспортная), т . 23,4 36,7 21,0 28,0
125
Машины типа ОМК выпускаются с отсадочным решетом площадью
12 и 18 м2, типа ОМШ — с отсадочным решетом площадью 8; 12 и
18 м2 (табл. 12).
Отсадочные машины типов ОМК (рис. 61) и ОМШ (рис. 62) двух-
ступенчатые, конструктивно выполнены в виде унифицированных
секций, что упрощает их изготовление и эксплуатацию. Корпус ма-
шин представляет собой сварную конструкцию из углеродистой
стали, футерованный в местах интенсивного износа метлахской плит-
кой или другими абразивностойкими материалами. Соотношение
ширины отсадочного и воздушного отделений при площади решет 8;
12 м2 составляет 2,2, а при площади 18 м2 — до 2,5. Перегородка
между отделениями заканчивается каплевидным обтекателем. От-
садочные решета укладываются на раме, собранной из наклонно
установленных полос стали для создания направленного восходя-
щего потока. Решета изготовляются из листовой стали со штампо-
126
ванными продолговатыми отверстиями размером 12x40 мм для
породных ступеней и 6 X 20 мм — для выделения промпродукта.
Разгрузка тяжелых продуктов в машине типа ОМК производится
по комбинированной схеме — через искусственную постель и донный
шиберный разгрузчик с узкой горизонтальной щелью, расположен-
Рис. 62. Отсадочная машина типа ОМШ:
1 — ресивер; 2 — поплавковый датчик; 3 — пульсатор; 4 — сборник; 5 — решето; 6 — ши-
бер; 7 — разгрузочное устройство; 8 — корпус; 9 — привод пульсаторов
Загрузка
ный в средней секции каждой ступени. Этим достигается высокая
производительность разгрузки при использовании фильтрующих
свойств искусственной постели. Недостатком является невозмож-
ность регулирования разгрузки через искусственную постель. Си-
стема автоматического регулирования разгрузки состоит из поплав-
кового датчика с золотниковым устройством, пневматического ис-
полнительного механизма и шиберного разгрузчика.
В машине типа ОМШ тяжелые продукты разгружаются через вер-
тикальную щель и секторный шибер, образующий порог в конце ре-
шета каждой ступени. Высота слоя постели контролируется датчиком
127
поплавкового типа. Управление разгрузочным шибером осуще-
ствляется через пневматический исполнительный механизм.
Над воздушными отделениями отсадочных машин рассматривае-
мых типов расположены воздухосборники, водяные коллекторы
и воздушные роторные пульсаторы.
Промышленное использование отсадочных машин типов ОМК
и ОМШ характеризует их как простые, надежные и удобные в экс-
плуатации обогатительные аппараты.
По технологическим показателям обогащения (табл. 13) машины
этих типов удовлетворяют современным требованиям, обеспечивая
высокое качество концентрата и отходов. Концентрат машины типа
ОМК содержит до 0,8%, а машины типа ОМШ —до 0,2% пород-
ных фракций. Потери концентратных фракций в породе составляют
соответственно 0,66 и 0,32%. Однако получаемый промпродукт со-
держит значительное количество легких и тяжелых фракций, осо-
бенно при обогащении мелких классов в машине типа ОМК —68,16%
против 53,68%, получаемых в машине ОМ-12, и против 51,9%, полу-
чаемых в матине «Тема-250» [891.
Таблица 13
Технологические показатели обогащения углей в отсадочных машинах
типов ОМК и ОМШ
Круп- ность угля, мм Плот- ность разделе- ния, кг/м3 Среднее вер оятное отклонение Ер, кг/дм8 Погреш- ность разделе- ния I Плотность разделения, нг/м8 Среднее вероятное отклонение Ер, кг/дм8 Погрешность разделения J
0,5-13 1570 | Машина типа ОМК 0,10 | 0,18 || 2030 | 0,21 | 0,21
13—80 | 1530 | Машина типа ОМШ 0,08 | 0,15 || 1910 | 0,13 | 0,14
Отсадочные машины типов ОМК и ОМШ изготовляются только
по индивидуальным заказам для отдельных действующих фабрик,
где применение серийно выпускаемых и конструктивно более совер-
шенных машин типа ОМ невозможно по условиям компоновки.
Отсадочные машины типа ОМ (Гипромашуглеобо-
гащение).
Главной особенностью конструкции отсадочных машин типа ОМ
является подрешетное расположение воздушных камер дугообраз-
ной формы. Машины выпускаются трех типоразмеров с отсадочным
решетом площадью 8; 12 и 18 м2 (табл. 14). Отсадочные машины ОМ-8
двухступенчатые, ОМ-12 (рис. 63) и ОМ-18 — трехступенчатые.
Каждая ступень набирается из унифицированных секций длиной 1 м.
Ширина их 2 м у машин ОМ-8 и ОМ-12 и 3 м — у машин ОМ-18.
128
Таблица 14
Технические характеристики отсадочных машин типа ОМ
Показатель ОМ-8 ОМ-12 ОМ-18
Производительность, т/ч: общая До 200 До 300 До 500
по вы делению породы До 50 До 75 До 125
Ширина отсадочного отделения, мм . . 2000 2000 3000
Длина секции, мм , Число: секций 4 1000 6 е
ступеней 2 з з
Ширина щелей в решете при обогащении углем, мм: мелкого широко классифицированного и круп- ного . мелкого д^гя работы с искусственной постелью Общая площадь отсадки, м2 8 4 4 и 6 25 12 18
Площадь отсадочного отделения одной ступени, м2 4 4 6
Давление воздуха в воздухосборнике1, мм вод. ст. Средний расход воздуха, м3/с Амплитуда пульсации, мм Число пульсаций в 1 мин До 0,45 До 2400 До 0,07 До 1,05
36; 43 До 130 51; 57 67
Мощность, кВт: электродвигателя привода пульсатора КОМ 31—С . . . привода разгрузочного устройства МИ-42 . . Число двигателей . . 3 2,8 1,6 4
Габаритные размеры, мм: длина 4980 7255 7255
ширина 3385 3385 4(125
высота 4540 4540 4540
Масса машины, т: без электрооборудования 15,2 22,9 27,0
с водой 35,8 54,0 70,0
Каждая секция имеет одну подрешетиую воздушную камеру и один
пульсатор роторного типа.
Отсадочные решета в машинах типа ОМ набираются из полиэти-
леновых колосников специального профиля. Разгрузка тяжелых
продуктов может осуществляться по трем вариантам: через искус-
ственную постель без применения разгрузочных устройств; комбини-
рованным способом через искусственную постель и разгрузочное
устройство в д;онце ступени; полностью через разгрузочное устрой-
ство. Последнее выполнено в виде глубокой камеры с горизонталь-
ной щелью и двумя вспомогательными шиберами, с помощью кото-
рых задаются ширина разгрузочной щели и высота порога перед
9 Заказ 375
129
II
следующей ступенью машины. В нижней части камеры установлены
роторный вращающийся разгрузчик и примыкающие к нему колос-
никовые завесы, предназначенные для предохранения ротора от за-
клинивания негабаритными кусками или посторонними предметами.
Ротор разгрузочного устройства приводится во вращение от элек-
тропривода типа ПМУ с регулируемой частотой вращения. Требуе-
мая частота вращения задается через электронное устройство автома-
тического регулирования в зависимости от положения поплавкового
датчика уровня тяжелого слоя постели.
Если машина пли отдельная ее ступень работает с разгрузкой
тяжелого продукта через искусственную постель, регулятор скоро-
сти и привод ПМУ с плавным регулированием частоты вращения
отсутствуют. Тогда машину оборудуют преобразователем и элек-
троприводом, который управляет задвижкой для изменения коли-
чества впускаемого воздуха.
В новых модификациях отсадочных машин типа ОМ роторный
разгрузчик выполнен в измененном варианте, не требующем приме-
нения колосниковых завес.
Трехступепчатое исполнение машин ОМ-12 и ОМ-18 (см. табл. 14)
является важным технологическим достоинством, которое позволяет
применять различные схемы обогащения, например с объединением
тяжелых продуктов первой и второй или второй и третьей ступеней
пли же с выделенном па второй ступени промпродукта самостоятель-
ного назначения (в зависимости от характеристики обогащаемого
материала и конкретпйх требований к продуктам).
Отсадочные машины типа ОМ хороню зарекомендовали себя при
обогащении углей, особенно класса 0,5—13 мм (табл. 15), и не усту-
пают по эффективности обогащения лучшим современным образцам.
Засорение концентрата породными фракциями составляет 0.2—
0,3% при обогащении углей класса б—80 мм н не превышает 0,5—
0,7% при обогащении углей класса 0,5—13 мм. Для тех же классик
потери легких фракций в отходах находятся на уровне соответст-
венно 0,3—0,4 и 0,4—0,5% при более благоприятном (по сравнению
с показателями для машин типов ОМК и ОМШ) фракционном составе
промпродукта.
Гнпромашуглеобогащепнем и Укр1 ПТИуглеобогащением разра-
ботана отсадочная машина ОМ-24, с отсадочным решетом площадью
24 м2 и производительностью, достигающей 600 т/ч. Машина имеет
ряд усовершенствований, в частности клапанную конструкцию воз-
душных пульсаторов и бесколоспиковое роторное разгрузочное
устройство.
Эта машина имеет признаки универсальности, так как предназ-
начена для обогащения мелких (0,5—13 мм) и крупных классов
(13 -250 мм), игпрококлассифицироваппых углей (0,5—100 мм),
а также для обогащения антрацита аналогичной крупности и горю-
чих сланцев крупностью более 13 (25) мм.
Необходимо заметить, что для обогащения сланцев создана един-
ственная отечественная отсадочная машина БОМС-Ю. Она имеет
9*
131
Таблица 15
Технологические показатели обогащения углей
в отсадочной машине ОМ-12
Крупность обогащаемого }гля, мм Плотность разделе- ния, кг/ма Среднее вероятное откло- иг- пие Ер, кг дм3 Погреш- ность разделе- ния I Плотность разделе- ния, нг/м3 Среднее вероятное откло- нение Ер, КГ/ дм3 Погреш- ность разделе- ния, I
(5—80 1530 0.80 0.15 1820 013 0,1(5
0.5—13 (550 0.10 0.18 1730 0.13 0.18
боковое расположение воздушных камер it работает прп размахе
колебаний до 250 мм.
О т с а д о ч*н ы е м а ш и н ы типа ОМА (антрацитовая)
применяются па практике двух типоразмеров: с отсадочным реше-
том площадью 8 м2 (ОМА-8) и 10 м2 (ОМА-10) (табл. 16). Они пред-
назначены для обогащения материала крупностью 6—250 мм прп
плотностях разделения до 2000—2100 кг/м3, что обусловливает ряд
конструктивных отличий этих машин от машин типа ОМ.
Машины ОМА-8 и ОМЛ-Ю (рис. 64) выполнены двухступенча-
тыми. Каждая ступень набирается из унифицированных секций
Г а б л и ц a hi
Техническая характеристика отсадочных машин типа ОМА
Показатель ОМА-8 ОМА-10
Производительность, т/ч:
общая ............
по выделению породы ............................
Ширина отсадочного отделения, мм
Длина секции, мм ........................... . .
Число:
секций........................................
ступеней .................... ..................
Общая рабочая площадь, м2 .................. . . .
Давление воздуха в ресивере, мм вод. ст. . . . .
Средним расход воздуха, м:|/с.....................
Размах пульсаций, мм .............................
Число пульсаций в 1 мип...................... ...
Мощность электродвигателя, кВт . . . . .
Габаритные размеры, мм;
длина ...............
ширина..........................................
высота................................ . . .
Масса машины, кг:
с электрооборудованием ...........................
в рабочем состоянии ............................
До 200
До 50
2000
1000
До 250
До 75
4 5
2 2
8 10
До .'>000
0,7 0,9
До 250
43; 51
3, 0
5175 G160
34 70
451 и
14 400
30 000
Ki 800
44 000
132
133
длиной 1000 мм и шириной 2000 мм. Подрешетные воздушные камеры
по сравнению с камерами машин типа ОМ имеют большую емкость
для увеличения амплитуды пульсаций. Это достигнуто прн неизмен-
ной общей высоте благодаря изменению поперечного профиля воз-
душной камеры. Каждая секция с воздушной камерой снабжена
индивидуальным воздушным пульсатором роторного типа той же
конструкции, что и у машин типа ОМ.
Отсадочное решето набирается из отдельных карт площадью по
0,5 м‘- и устанавливается в первой (породной) ступени под углом 5°
в машине ОМА-8 и 3° в машине ОМА 10, а во второй (промпродук-
товой) ступени - горизонтально. Разгрузка тяжелых продуктов
производится в конце каждой ступени через горизонтальную щель
и камеру со свободным выпуском. Уровень тяжелого слоя постели
контролируется поплавковым датчиком, который вызывает срабаты-
вание пневмопривода при необходимости уменьшить пли увеличить
интенсивность разгрузки. Скорость разгрузки зависит от положения
сектора, служащего днищем разгрузочной камеры. Свободное исте-
чение разгружаемого продукта гарантирует работу устройства без
заклинивания, что особенно важпо при обогащении крупнокуско-
вого материала.
Легкий продукт в конце каждой ступени разгружается через вер-
тикальный порог регулируемым по высоте шибером.
Обычно в схемах антрацитовых обогатительных фабрик отсадоч-
ные машины типа ОМА работают с выделением двух конечных про-
дуктов — концентрата и породы. Тяжелый продукт второй ступени,
как правило, направляется снова в машину па переобогащеиие.
Опыт применения отсадочных машин типа ОМА для обогащения
антрацита на фабриках Донецкого бассейна подтверждает высокую
эффективность отсадки в сравнении с эффективностью обогащения
в моечных желобах. Так, по данным 11 фабрик [65], потери фракций
плотностью менее 2000 кг/м3 прн обогащении в же.чобах составляли
от 5,8 до 14,0%, а после замены желобов отсадочными машинами —
до 1,5—1.9%. На обогатительной фабрике «Красный партизан» при
обогащении антрацита класса 6—150 мм в отсадочной машине ОМА-8
производительностью 180 т/ч достигнуто снижение зольности концен-
трата на 1,2% и уменьшение потерь легких фракций в отходах в 4,5
раза по сравнению с показателями обогащения в моечных желобах
(табл. 17 п 18).
Отсадочная машина ОМР-Ю (МОЕМ 10). Машина
ОМР-Ю (табл. 19) предназначена для обогащения железной руды
крупностью 0—3 мм (при замене решета крупность может быть уве-
личена до 6—8 мм). Практически это первая из воздушно-пульсацион-
ных машип, созданных специально для обогащения руд черных ме-
таллов.
Воздушные камеры бокового расположения отделены от решет-
ного отделения перегородкой с каплеобразным обтекателем. Корпус
сварной секционный. Каждая из пяти секций обслуживается отдель-
ным пульсатором и в отличие от ранее рассмотренных конструкций
134
Т а б л г ц а 17
Взаимное засорение и зольность продуктов сбогащевия антрацита
в отсадочной машине ОМА-8. %
Класс, мм (сорт) Концентрат Отходы Зольнгсть
Франции, кг м3 концен- трата ОТХОДОВ
<2000 >2000 <2000 >2000
> 25 (АКО) 13—25 (AM) (5-13 (АС) 0—0 (АП!) 99,1 9(5,0 93,8 96,4 0,9 4,0 6,2 3,6 1,1 1,6 2,5 1,7 98,9 98,4 97,5 98,3 6,3 8,6 9,9 8,3 75,6 72,4 71,8 73,7
Т а б лица 18
Показатели разделения антрацита в отсадочной машине ОМА-8
Класс, мм (сорт) Плотность разделения, КГ / м3 Среднее вероятное отклонение Ер, кг дм3 Погрешность разделения I
25 (Л КО) 2000 0,11 0,11
13—25 (ДМ) 2000 0,14 0,1',
6- 13 (АС) 2000 0,18 0,1
0—6 (МП) 2000 0,14 0.11
Т а б л и ц а 1!)
Технические характеристики воздушно-пульсационных
отсадочных машин для обогащения руд
Показа гель ()МР-1 А ОП Т-14
11р<>и.11юднтельность, т/ч Ди 75 1 >—50
Ширина отсадочного отделения, мм 2000 1250
Число:
ступеней . 1 1
секций 5
11 лошадь отсадки, м2 . . .... 10 Г.
Давление воздуха, мм под. ст. . . 2000 3001) 201 )И '(ООО
Расход воздуха, м3 ч . . До 4500 До 2LOI1
Число пульсаций в 1 мин . . 160: 190, ()г 50
230; 260; и 400
300
Мощность электродвигателя, кВт ... . . 3,0 w О
Габаритные размеры, мм:
длина 6300 4750
ширина 3230 21/0
высота . . ... 4200
Масса, Ki: Г t
транспортная . 14 500 875 J
в рабочем состоянии ..... 33 500 — . я
снабжена отдельным выпуском тяжелого продукта, разгружаемого
через слой искусственной постели (обычно магнетито-гематитовая
руда крупностью 8—15 мм или буровая дробь диаметром 4—6 мм).
Отсадочные решета колосниковой конструкции вместе с ячейко-
выми решетками для искусственной
Рис. 65. Отсадочная машина ОМР-1
1 — отсадочное отделение; 2 — труба подачи
подрешетной воды; 3— пульсатор воздушный;
4 — воздухосборник; 5 — воздушное отделе-
ние; 6 — каплеобразный обтекатель перего-
родки; 7 — отсадочное решето; 8 — сифонная
труба для слива; 9 — разгрузочный гид ре-
циклов; 10 — водоструйный насос
постели устанавливаются в каж-
дой секции в виде быстросъем-
ных кассет.
В машине применены ротор-
ные воздушные пульсаторы,
устанавливаемые над воздуш-
ными камерами. Там же распо-
ложены воздухосборник и водя-
ной коллектор с дроссельными
заслонками для подачи подре-
шетной воды в воздушные ка-
меры.
Характерной особенностью
конструкции корпуса маши-
ны ОМР-1А является умень-
шенная высота его подрешет-
ной части.
В первой модификации ма-
шины (рис. 65) для предотвра-
щения залегания тяжелого
продукта оказалось необходи-
мым установить откосные лис-
ты. В дальнейшем конфигурация
поперечного сечения корпуса
была изменена. В той же кон-
струкции были предусмотрены
сифонные трубы для уменьшения
скорости продольного потока и
сокращения потерь полезного
компонента в сливном продукте за счет отбора верхнего слоя по-
тока. Впоследствии вместо сифонного слива была применена послой-
ная разгрузка легкого продукта в конце решета с удалением в верх-
ний слой (через порог) отвальных отходов и отводом через вер-
тикальную щель промежуточного продукта, направляемого на
переобогащение.
Еще одной существенной особенностью машппы ОМР-1 в первой
модификации явилось применение гидроциклопов для сгущения
тяжелого продукта непосредственно при его выгрузке из машины.
В машине предусмотрено автоматическое отключение подачи
воздуха при прекращении подачп исходного материала, аварийном
отключении привода пульсаторов или нарушениях в системе снаб-
жения сжатым воздухом.
Институтом Механобр па обогатительной фабрике Камышбурун-
ского железорудного комбината были проведены сравнительные
13Г>
Таблица 20
Основные технологические показатели работы отсадочных машин
различных конструкций на железной руде Керченского месторождения
(средние но серии опытов)
Показатель ОМР-1 МО-6 48-ОТ
Удельная производительность, т/(ч-м2) 6,4 6,7 5,0
Содержание железа в исходной руде, % 45,0 46,2 40,1
Выход концентрата, % 80,5 80,0 68,0
Содержание железа в концентрате, % 48,2 48,8 48,9
Извлечение железа в концентрат, % 88,4 86,5 73,0
Прирост содержания железа, % ... 3,2 2,6 2.8
Эффективность обогащения, % ... 55,0 50,0 50,0
Содержание железа в хвостах, % ... 31,5 35,8 40,2
испытания отсадочной машины ОМР-1 и диафрагмовых машин МО-6
и 48-ОТ. Результаты испытаний (табл. 20) показывают, что отсадоч-
ная машина с воздушно-пульсационным приводом обеспечивает вы-
сокую технологическую эффективность обогащения железной руды,
превосходящую в ряде случаев эффективность, достигаемую на
широко освоенных диафрагмовых машинах.
Отмеченные конструктивные, технологические и эксплуатацион-
ные достоинства позволяют применять отсадочную машину ОМР-1А
в схемах обогащения черных и цветных металлов.
Отсадочная машина типа ОПМ (Г и п р о м а ш -
обогащение) предназначена для обогащения руд черных и цвет-
ных металлов крупностью до 5 мм и намечена к выпуску типораз-
мерами ОПМ-14, ОПМ-24, ОПМ-34 (ширина отсадочного решета со-
ответственно 1, 2 и 3 м, четыре последовательные секции длиной 1 м
каждая).
Существенной особенностью машин типа ОПМ (см. рис. 60, д)
является сотовая конструкция проточной части, представляющей
собой систему вертикальных патрубков со смыкающимися диффузо-
рами в верхней части. Воздушную камеру образуют промежутки
между патрубками. Такая конструкция обеспечивает весьма высо-
кую равномерность пульсаций по площади отсадочного решета
и минимальную потерю высоты на оборудование подрешетных воз-
душных каме]).
Корпус машины состоит из четырех унифицированных секций,
каждая из которых обе.(уживается отдельным пульсатором и имеет
индивидуальный выпуск тяжелого продукта. В машине применено
самоочищающееся отсадочное решето из полиэтилена. Пульсации
среды создаются с помощью воздушных пульсаторов роторного типа
с электроприводом типа ПМСМ, позволяющим плавно регулировать
число пульсаций в широких пределах без остановки машины. Пуль-
саторы укомплектованы глушителями выхлопа. Тяжелые продукты
137
разгружаются через слой искусственной постели по всей площади
решета. На выпуске продуктов из подрешетной камеры установлены
циклонные устройства, выполняющие роль гасителей напора для
уменьшения расхода воды с концентратом.
Отсадочная машина O1IM-14 показала высокие результаты прп
обогащении марганцевой руды на Центральной доводочной фабрике
треста «Чиатурмарганец» (табл. 21).
Таблица 21
Технолш цчеекяе показатели обогащения марганцевой руды
п отсадочной машине ОПМ-14, %
Наимеповапис придут:топ В ыход Содержание Мп Извлечение Мп
Концентрат камеры: ] 2,6 48,1 5,6
II 3,5 50,5 7,9
III 3,3 50,3 7,4
1\ 1,9 49,0 4,3
Общий : нцешрьт 11,3 49,7 25,2
От.и ды . . 88,7 22,3 71,8
11см>;;н.-.а руда 100 25,6 100,0
Отсадочная машина двустороннего дейст-
вия рМеханобрчермет) (см. рис. 60, с) разработана для обогащения
марганцевых руд. Она представляет собой оригинальное конструк-
тивное решение — каждое из двух герметически закрытых отделений
служит п отсадочным и воздушным. Машина выполняется двухступен-
чатой. Каждая ступень имеет две секции. Вторая секция оснащена
разгрузочным устройством со сливным порогом и вертикальной
щелью. Разгрузка тяжелых фракций регулируется с помощью сек-
торного шибера. Надрешетная часть отсадочной машины гермети-
чески закрыта п разделена продольной перегородкой, закапчива-
ющейся под решетом, и тремя поперечными перегородками, нс дохо-
дящими ю слоя обогащаемого материала. Каждая пара образуемых
прп этом отсеков обслуживается одним пульсатором четырехтактного
действия, который за полный оборот осуществляет впуск воздуха
поочередно в оба отсека п выпуск его в атмосферу. Обогащаемый
материал загружается на решето лопастным питателем. Сливной про-
дукт второй ступени разгружается ковшовым элеватором.
Промышленные испытания отсадочной машины показали, что по
производительности опа не уступает диафрагмовым. Однако ма-
шина сложна в эксплуатации и недоступна для визуального контроля
процесса расслоения.
Кроме рассмотренных конструкций воздушно-пульсационных от-
садочных машин имеются многочисленные их разновидности, кото-
рые здесь не рассматриваются, так как их элементы существенно не
138
отличаются друг от друга и не являются перспективными для
использования в новых машинах.
В целом воздушно-пульсационные машины относятся к прогрес-
сирующему классу машин.
2. ДИАФРАГМОВЫЕ ОТСАДОЧНЫЕ МАШИНЫ
Диафрагмовые отсадочные машины (рис. 66) представляют собой
одну из наиболее широко распространенных конструкций, применяе-
мых при обогащении рудных полезных ископаемых. Это обусло-
влено относительной простотой устройства, компактностью, возмож-
ностью работы в режиме высоких частот и регулирования их в тре-
буемых пределах. Диафрагма в различных типах машин располо-
жена горизонтально сбоку отсадочного решета, горизонтально и на-
клонно под решетом, вертикально в перегородке между смежными
ступенями или в стенках корпуса отсадочной машины. Большинство
конструкций имеет ограниченную по высоте подрешетную (проточ-
ную) часть, что обеспечивает компактность машин и удобство их при-
менения в самых различных условиях. Положительной особенностью
машины является также постоянство хода диафрагмы, обеспечива-
ющее «жесткий» режим пульсаций среды. Однако диафрагмовые от-
садочные машины имеют ограниченные возможности по увеличению
производительности. Так, увеличение площади отсадочного решета
связано с па рушением равномерности пульсаций по всей его пло-
щади, а также с увеличением площади диафрагмы пли с увеличением
числа диафрагм. Переход па режим работы с увеличенной высотой
слоя постели (для повышения эффективности обогащения) также за-
труднен ограниченным ходом диафрагм. Поэтому при выборе отса-
дочных машин для обогащения руд в ряде случаев предпочтение
отдают конструкциям с воздушно-пульсационным приводом.
13 отечественной практике обогащения руд цветных и редких ме-
таллов получили распространение машины с вертикальными диа-
фрагмами, расположенными в боковых (Н1Ш-5) пли торцовых
(МОД-4 и МОД-2П) стенках машин ниже отсадочных решет.
Отсадочная м а ш и и а МОД-4 (рис. 67) применяется для
обогащения руд крупностью до 30 мм.
Корпус машины состоит из четырех камер, которые попарно со-
ставляют две ступени машины, разделенные между собой порогом.
Диафрагмы круглой конфигурации расположены в торцовых стен-
ках каждой из четырех камер. Они соединяются с фланцами корпуса
гибкими манжетами и приводятся в колебательное движение от при-
вода через систему продольных штанг и конических траверс. Каждая
пара диафрагм снабжена индивидуальным приводом.
Отсадочные решета имеют щели размером 3 X 22 мм. Они уста-
новлены с небольшим уклоном в сторону движения обогащаемого
материала. Решета закреплены между подрешетнымп и надрешет-
иыми рамками. Надрешетная рамка имеет ячейки для равномерной
укладки на решето слоя искусственной постели.
139
Отсадка ведется в режиме высоких частот (см. табл. 22). Тяжелый
продукт разгружается через искусственную постель и выпускается
в нижней части подрешетных камер через разгрузочные устройства
со сменными резиновыми насадками.
Разгрузка производится непрерывно или периодически в зависи-
мости от количества тяжелого продукта. Легкий продукт разгру-
Рис. 66. Отсадочные машины с диафраг-
мовым приводом:
а — с боковым расположением диафрагмы;
б — с подрешетным расположением диафрагмы;
в — с вертикальной диафрагмой в перегородке;
г — с вертикальными диафрагмами в наружных
стенках
Таблица 22
Технические характеристики диафрагмовых отсадочных машин
Показатель МОД-4 МОД-211 2-ОВМ-1
Производительность, №/ч Крупность кусков отрабатываемой руды. До 17 26 До 4
ММ До 30 До 30 До 3
Число камер . 4 2 3
Рабочая площадь решет, м2 , ... 4 2 0,18
Длина камеры, мм .... 1060 1060 300
Ход траверсы, мм Максимальная амплитуда пульсации па До 75 До 75 0-10
решете, мм .... . . . . 37 37 —
Число пульсаций в 1 мин 130 -350 197 400; 565; 610; 850
Мощность электродвигателя, кВт . . Габаритные размеры, мм: 2 X 2,2 2,8 0,6
длина . . 3196 3230 1220
ширина 2432 1520 646
высота , . .... . . .... 1650 2950 1000
Масса (без электрооборудования), кг 2600 2016 240
140
жается в конце отсадочного решета через вертикальный сливной
порог регулируемой высоты.
По технологическим показателям обогащения отсадочная машина
МОД-4 находится на одном уровне с машиной МОД-3.
Отсадочная машина МОД-2П имеет две ступени, раз-
деленные вертикальным порогом. Пульсации в каждой ступени
Рис. 67. Отсадочная машина МОД-4:
1 — корпус; 2 — продольная перегородка; 3 — редуктор; 4 — электродвигатель; 5 — вы-
пускное устройство; 6 — диафрагма; 7 — траверсы; 8 — подвески траверсы; 9 — штанга
создаются вертикальной диафрагмой торцового расположения. Суще-
ственной особенностью машины является возможность работы при
повышенной толщине слоя обогащаемого материала, что увеличивает
удельную производительность ее примерно в 2 раза по сравнению
141
с производительностью машины МОД-4. Для удаления тяжелых про
дуктов из подрешетных камер применены гидроэлеваторы, подающие
материал на обезвоживающее устройство для отделения части воды
и подачи ее под решето отсадочной машины па повторное исполь-
зование.
Устройство обеспечивает непрерывную разгрузку концентрата
п уменьшение уноса с ним воды. Машина применяется на драгах
для первичного обогащения эфелей.
При промышленных испытаниях машина МОД-2П обеспечила
увеличение извлечения золота на 3—5% по сравнению с извлечением
на шлюзах [40].
Отсадочная машина 2-ОВМ-1 (см. рис. 60, в) с верти-
кальной диафрагмой в перегородке между двумя ступенями предназ-
начена для обогащения мелких классов руды (от 0,1 до 3 мм) в ре-
жиме высоких чисел колебаний (до 850 кел/мип).
Отсадочные решета в обеих ступенях снабжены решетками для
зерен искусственной постели. В конце каждой ступени установлен
вертикальный, регулируемый по высоте порог. Колебания сообща-
ются диафрагме от приводного механизма через полый продольный
шток, который в отдельных модификациях машины используется
одновременно и для впуска подрешетной воды.
Тяжелые продукты собираются в пирамидальных подрешетимх
камерах и периодически выгружаются через пробковый кран или
другое запорное устройство.
Отсадочная м а ш н и а НПМ-5 имеет боковое располо-
жение вертикальных диафрагм п отдельный привод для сообщения
высокочастотных колебаний отсадочному решету. Машина приме-
няется для выделения в концентрат мелких зерен ценных компонеи
тов высокой плотности (обогащение золотосодержащих руд). В насто-
ящее время машина серийно не выпускается.
Из других типов диафрагмовых отсадочных машин характерное <
конструктивное отличие имеют машины с боковым горизонтальным
расположением диафрагмы в специальном диафрагмовом отделении
и машины с горизонтальным или наклонным расположением диаф-
рагмы под отсадочным решетом. В отечественной практике обогаще-
ния руд подобные конструкции диафрагмовых машин существенного
распространения не получили.
3. ОТСАДОЧНЫЕ МАШИНЫ С КОНУСНЫМИ ПУЛЬСАТОРАМИ
К этой группе (рис. 68) относятся широко распространенные
в практике обогащения руд отсадочные машины с конусным дни-
щем — пульсатором и менее известные машины конструкции Ме.ха-
иобрчермета с пиевмоконусами. Первые имеют основные достоин-
ства и недостатки, уже отмеченные выше для диафрагмовых отсадоч
пых машин. В такой же мере им присущи простота и компактность,
регулируемость числа колебаний жидкости. Подобно диафрагмовым
142
машинам эти машины с конусным днищем имеют ограниченную
перспективу повышения производительности и эффективности (из-за
ограниченной толщины слоя обогащаемого материала), что обусло-
вило постепенный переход к применению машин с воздушно-пульса-
ционным приводом.
б
Рис. ()8. (Jусадочные машины с конусными пульсаторами:
а с конусными днищами — пульсаторами; б — с пневмоконусами
О т с а д о ч и ы е м а ш и и и ЛЮ Д-1, МОД-2 (47Б-ОТ) и
МОД-3 (48Б-ОТ). Диафрагмовые отсадочные машины МОД-1, МОД-2
и МОД-3 (табл. 23) предназначены для обогащения руд крупностью
до 15 мм. Машины МОД-1 и МОД-2 имеют по две, а машина МОД-3 —
три ступени, разделенные между собой поперечными перегородками
с вертикальным порогом. Так как конструкции всех трех типоразме-
ров подобны, устройство их может быть детально рассмотрено на
примере машины МОД-3 (рис. 69).
В сварном прямоугольном корпусе из листовой стали между под-
решетиой и надрешетной рамами закреплено отсадочное решето,
расположенное уступами (в каждой последующей ступени ниже пре-
дыдущей). Каждая ступень в нижней части переходит в конус, к ко-
торому через гибкую манжету присоединено подвижное коническое
днище с разгрузочным устройством в вершине для выпуска тяже-
лого продукта. Днище закреплено на балансирной раме, которая
уравновешивает статические нагрузки и передает возвратно-посту-
пательное движение от привода к днищам. В машинах МОД-1 и
МОД-2 привод и балансирная рама общие для двух днищ, в ма-
шине МОД-3 одна рама с приводом связана с двумя первыми дни-
щами (по ходу движения материала). Третье днище имеет отдельный
привод и крепится к своей балансирной раме.
Приводной механизм машины — универсальный, эксцентри-
ковый. Эксцентриситет регулируется в пределах 0—40 мм. От эксцен-
трика качания через шток передаются балансирной раме, которая
подвешена на амортизирующих подвесках к траверсам, жестко свя-
занным с переходными конусами корпуса.
143
В машинах первой и второй модификаций могут быть получены
три продукта отсадки. Машина МОД-3 может работать с выделением
четырех продуктов. Легкий продукт разгружается через сливной
порог в конце последней ступени, тяжелые продукты — через слой
искусственной постели по всей площади отсадочного решета.
Рис. 69. Отсадочная машина МОД-3:
1 — корпус; г — решето; 3 — приводной механизм; 4 — электродвигатель: 5 — рама;
6 — конусное днище
Таблица 23
Технические характеристики отсадочных машин
с конусными пульсаторами
Показатель Конусное днище-пульсатор Hur лм лк он ус
мод-1 МОД-2 Мод-Я МОБК-8С
ПроН.ИЮДНТСЛЫЮСТЬ, м3/ч 6 10 14 (70-120)
Шприца решета, мм 700 1000 1000 2000
Площадь решет, м2 .... Ход конуса, мм . . 1 2 Д- 3 > 40 8
Число пульсации в 1 мни 130; 165; 206; 258; 310; 350 130; 197 236 164; 294; 348 57; 63; 71
Давление воздуха, кН/м2 — — — 3,5 4,0
Расход воздуха, м3/ч . . . Мощность электроды! гате- — — — До 4000
лей, кВт Габаритные размеры, мм: 1,1 2,2 2 2,2 2,2
длина 1850 2450 3750 5610
ширина . 1000 1260 1260 3270
высота 1805 2000 2000 4140
Масса, кг 891 1460 2445 1'1 000
144
Удаляются тяжелые продукты из конической части через разгрузо-
чный клапан непрерывно или периодически.
В различных условиях применения отсадочные машины с конус-
ными днищами-пульсаторами обеспечивают высокие технологиче-
ские показатели (табл. 24), достигаемые, однако, при относительно
малых удельных нагрузках [до 4—5 т/(ч-м2)|.
Таблица 24
Технологические показатели обогащения руд в отсадочной машине
МОД-3, %
Показатель Железная руда Оленегор- ского ГОКа Окисленная железная руда ОФ Магнитогор- ского метал- лургического комбината Вольфра- мовая руда
Содержание полезного компонента (металла)
в исходной руде 17,7—19,6 — 0,6
Выход концентрата 8,5—13,2 38,« 1,6
Содержание металла в концентрате .... 58,8- 63,0 55,8 18,0
Извлечение металла в концентрат .... 27,2—43,7 49,5 48,0
Выход отходов 59,6—72,5 — 98,4
Содержание металла в отходах 8,6—14,5 — 0,3
О г с а д о ч п а я м a Hi и и а с п и с в м о к о и у с а м и
М0БК-8С. Машина разработана Мсхапобрчерметом для обогащения
марганцевой руды крупностью 3—СО мм. Корпус машины разделен
по длине на три ступени, что позволяет выделять четыре продукта
р аз л ичного качества.
Отсадочные решета в каждой ступени установлены с небольшим
уклоном в сторону движения материала и закончены вертикальными
сливными порогами и секторными шиберами для разгрузки тяжелых
продуктов отсадки.
Для создания пульсаций среды в подрсшстной части каждой
ступени подвешены па пружинных подвесках воздушные камеры,
которые представляют собой систему так называемых пневмокопу-
сов — расширяющихся кверху диффузоров, стыкующихся между
собой и ограждаемых по общему периметру вертикальными стенками.
Пространство под диффузорами используется как воздушная камера,
в которую через систему труб периодически впускается сжатый воз-
дух. Он вызывает подъем («всплытие») пневмоконуса и соответству-
ющий подъем уровня воды в отсадочном отделении. Ограничение
и смягчение хода конусов обеспечивают амортизаторы, на которых
закреплены подвески.
Периодичность впуска воздуха и выпуска его в атмосферу за-
дается режимом работы роторных пульсаторов. Разгрузка тяжелых
10 Заказ 375 И5
продуктов осуществляется через разгрузочные устройства клавиш-
ного типа с помощью пневматической системы авторегулирования
с поплавковым датчиком уровня постели.
Машина МОБК-8С (см. табл. 23) пе обладает существенными тех-
нологическими преимуществами, например, перед машинами с воз-
душно-пульсационным принципом действия, но более сложна кон-
структивно. Область ее применения в настоящее время ограничена
отсадкой марганцевых руд.
4. НЕКОТОРЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОТСАДОЧНЫХ МАШИН,
ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЗАРУБЕЖНОЙ ПРАКТИКЕ
Большинству отечественных конструкций отсадочных машин со-
ответствуют зарубежные аналоги. Поэтому рассмотрение, например,
широко распространенной при обогащении руд диафрагмовой ма-
шины «!> ба» или машины «Пап Америкен» с конусными днищами пе
вносит существенного дополнения в ранее приведенные сведения.
Более разнообразны современные конструкции воздушно-пульса-
цнонных машин, создаваемых и применяемых для обогащения углей
в различных странах, где, как и в нашей стране, требования к повы-
шению ее эффективности отсадки особенно высокие. Б мировой прак-
тике наблюдается тенденция к созданию отсадочных машин высокой
производительности. Б одних случаях для этой цели применяют
конструкции со сдвоенными отсадочными отделениями и раздель-
ными воздушными камерами бокового расположения (машина «Мак-
Нелли- Джайент», США). Б других случаях применяют сдвоенные
воздушные камеры, расположенные в центральной части отсадоч-
ного отделения и делящие его на две части (машины «Ведаг» и «Гум-
больдта». ФРГ; «ОДМ», ПНР).
В машинах «Такуб» (Япония), «Шкода-СБУ» (ЧССР), «Тема-250»
(ПНР). «Боко» (Нидерланды), «Батак» (ФРГ — Япония) и в др. воз-
душные камеры расположены под решетом.
Некоторые зарубежные отсадочные машины сохранили тради-
ционную конструкцию: U-образный корпус с боковым расположением
воздушных камер. В результате совершенствования и оснащения
эффективными средствами регулирования процесса многие из этих
машин но техническим и технологическим характеристикам дове-
дены до уровня современных требований, например машины фирмы
«Вено-Лик» (Франция).
Ниже рассмотрены наиболее характерные для современных'усло-
вий конструкции зарубежных отсадочных машин и приведены срав-
нения их технических характеристик.
Отсадочная машина «Вепо-Ппк» (Ф р а и ц и я) с бо-
ковым расположением воздушного отделения имеет площадь отсадо-
чного решета до 24 м2 (рис. 70). Она предназначена для обогащения
углей мелких классов. Корпус машины состоит из унифицированных
секций, число которых (соответственно и площадь отсадки) подби-
рают в зависимости от обогатимости угля.
146
Тяжелые продукты разгружаются только через искусственную
постель. Это обеспечивает высокую эффективность разделения, но
при относительно низкой удельной производительности — не более
7 т'(ч-м2) (табл. 25). Регулирование процесса заключается в
автоматическом управлении положением дроссельной заслонки,
изменяющей расход сжатого воздуха в зависимости от положения
поплавкового датчика уровня тяжелого слоя постели.
Отсадочные машины фирмы «Вено-Пик» эксплуатируются в ряде
европейских стран, в том числе в СССР на обогатительных фабриках
«Калининская» и «Кадиевская».
Т » б л и и а 25
( равнение ха, актержтнк гек, торых зарубежных отсадочных машин
<• боковым расположением воздушных камер
Показатель «Вено-Пик») (Франция) «Всдаг» (ФРГ) «Шкода—СВ— 11» (ЧССР) ОБМ-12,5 (ПНР)
Крушин н> обогащаемого уг- ля, мм 0,5 10 10- 120; 0,5- 12 До 15
Пронзподнгелыкм'ть, т/ч До 170 0,5-10 До ООО 25 60- 125 100
Общая площадь осадки, м- До 24 11 12,5
Засорение концентрата но- родныып фракциями, °0 0,08 0,22 0,53 О,( 0
Потери концентратных фрак- ций н отходах, °о ... (1,4 0,24 0,30 1,85
Среднее» вероятное отклони ние А’р, кг/дм1 при низкой плотности рал деления 0,08—0,11 0,08 0,10 0,11
при высокс н плотности раз- деления 0,12—0,15 0,12 0,12—0,16 0,20
10*
147
Отсадочная машина «Баум - 63» (ФРГ) также отно-
сится к типу машин с боковым расположением воздушных камер.
В каждой из двух ступеней машины отсадочное решето разделено
на два участка разгрузочной щелью с вертикальным шибером. Пер-
вая по загрузке часть решета уложена с небольшим уклоном в сто-
рону разгрузочной щели. Вторая половина решета расположена
горизонтально и работает с искусственной постелью. Положение
шибера за разгрузочной щелью регулируется автоматически с кон-
тролем высоты слоя постели в зоне разгрузки поплавковым пли
изотопным датчиком.
Кроме того, машина «Баум-63» имеет систему автоматического ре-
гулирования расхода сжатого воздуха.
Фирма «Шюхтерман-Кремер-Баум» (SKB) выпускает семь типо-
размеров машины с отсадочным решетом площадью от 5,9 до 12 м2
для обогащения крупного и мелкого углей. В машинах крупного
угля удаление породы и промпродукта производится через щелевые
карманы, перекрываемые качающейся секторной заслонкой.
Отсадочная машина «Нортон» (Англия) выпус-
кается в трех модификациях:
S — для обогащения углей средней обогатимости крупностью 0—
80 мм Производительность машины до 400 т/ч;
/J — для обогащения углей с высоким содержанием тяжелых
(породных) фракций и со значительным содержанием в исходном
угле пирита. Производительность машины до 500 т/ч;
R — трехступспчатая машина для обогащения труднообогати-
мых углей. Производительность машины до 600 т/ч.
Ji машинах «Нортон» применена сохранившаяся в редких случаях
противоточная разгрузка тяжелых продуктов (в начале каждой
ступени). Характерным для отсадочных машин, выпускаемых в Анг-
лии, в том числе и для машин «Нортон», является применение шнеко-
вой транспортировки тяжелых продуктов в донной части U-образ-
ного корпуса. Это позволяет уменьшать габарит машины по высоте
и сочленять с ней элеваторы непосредственно, без переходных
желобов.
По такому же принципу организована выгрузка тяжелых продук-
тов в целом ряде отсадочных машин, выпускаемых в США (типы
«Мак-Нелли», «Линк-Белт» и др.).
Отсадочная машина «Блэнтайр-Баум» (Анг-
лия), как и машина «Нортон», имеет боковое расположение воздуш-
ных камер и противоточную разгрузку породы. Она оснащепа в каж-
дой из двух ступеней шнеком для транспортирования тяжелого про-
дукта в башмак элеватора. Машина предназначена для обогащения
неклассифицированного угля, верхний предел крупности которого
177,8 мм. Корпус машины секционный. Воздушные пульсаторы ро-
торного типа имеют регулирующие втулки, позволяющие настраи-
вать режим пульсаций раздельно по каждой секции. Разгрузочное
устройство для тяжелых продуктов работает в непрерывном режиме
и допускает прохождение отдельных кусков крупностью до 300 мм.
Отсадочная машина «Ш кода- СБ» (ЧССР) с боко-
вым расположением воздушных камер изготовляется в двухступен-
чатом исполнении. Она имеет общую площадь отсадки 8 и 11 м2 для
обогащения крупных и мелких классов углей. Корпус машины, сталь-
ной или чугунный, набирается из секций, каждая из которых свя-
зана с отдельным воздушным пульсатором роторного типа. Раз-
грузка тяжелых продуктов производится в конце каждой ступени
через вертикальную щель с шибером в приемный карман, а из
него — роторным разгрузчиком непрерывного действия.
Рис. 71. Отсадочная машина ОДЛ1-18
В последние годы отсадочная машина типа СБ претерпела суще-
ственную реконструкцию. На ее основе выпущена машина «Шкода-
СБУ» с подрешетным расположением воздушных камер, имеющая
площадь отсадки 18 м2 и производительность до 200 т/ч.
Отсадочные машины типов ОБМ и ОБЗ (ПНР)
для обогащения соответствен ио мелких и крупных классов углей вы-
пускаются каждая трех типоразмеров; ОБМ-10; ОБМ-12,5; ОБМ-15;
ОБЗ-9; ОБЗ-11 и ОБЗ-15 (число означает площадь отсадки). Машины
имеют U-образпый в поперечном сечении корпус, набираемый по
длине из отдельных секций.
Отсадочные решета укладываются в породной и промпродукто-
вой ступенях под небольшим углом наклона в сторону разгрузки.
В конце каждой ступени оборудован сливной порог с вертикальной
щелью для выпуска тяжелого продукта. Карманы для накопления
породы п промпродукта отсутствуют. Непосредственно под разгру-
зочной щелью установлен роторный разгрузчик непрерывного дей-
ствия с регулируемой скоростью вращения в зависимости от уровня
тяжелой постели.
На основе конструкции машин типа ОБМ в настоящее время раз-
работаны отсадочные машины типа ОДМ со сдвоенными отсадочными
отделениями, которые обслуживаются воздушными камерами цен-
трального расположения (рис. 71).
Направление на создание сдвоенных отсадочных машин оцени-
вается специалистами ПНР [591 как прогрессивное, позволяющее
существенно уменьшить производственные объемы, занимаемые
149»
машинами, и одновременно решить задачу равномерного распределе-
ния потока по ширине отсадочного решета при увеличении произ-
водительности отсадочных машин.
Выпускаются одноступенчатая машина О ДМ-10 и двухступенча-
тая ОДМ-18 с отсадочными решетами площадью соответственно 10
п 18 м2.
Прп обогащении угля класса 0—20 мм отсадочная машина ОДМ-18
обеспечивает производительность до 300 т/ч, что соответствует про-
изводительности двух машин ОБМ-12,5.
Удельный расход воздуха по сравнению с расходом его в маши-
нах ОБМ-12,5 снижается в 2 раза и составляет 12 м3/(ч-т). Удель-
ная металлоемкость на 1 т производительности в машине ОДМ-18
составляет 0,00 т против 0,083 т в машине ОБМ-12,5.
В машине типа ОДМ усовершенствована система разгрузки тяже-
лых продуктов. Для их удаления применены лопастные разгрузчики,
приводимые в движение тихоходными гидравлическими двигателями
с бесступенчатыми регуляторами скорости, связанными с поплавко-
выми датчиками.
Сдвоенные отсадочные машины с центральным расположением
воздушных камер имеют преимущества [591 пе только перед тради-
ционными конструкциями с боковым, но и с подрешетпым располо-
жением воздушных камер. Они более компактны по высоте и требуют
меньшего избыточного давления сжатого воздуха (около 0,2 кгс'см2
против 0,4—0,5 кгс/см2 для машин с под решетным и камерами).
Для обогащения крупных классов углей в ПНР взамен машин
типа ОБЗ созданы отсадочные машины типа ОДЗ — сдвоенные ма-
шины с подрешетным расположением воздушных камер.
Машина ОДЗ-15 (площадь отсадки 15 м2) двухступенчатая. Прп
обогащении угля крупностью 10—200 мм она имеет производитель-
ность до 300 т/ч. Разгрузка тяжелых продуктов регулируется авто-
матически, поворотом сектора, который меняет ширину разгрузоч-
ной щели под сливным порогом, с помощью сервомотора.
Направление на создание сдвоенных отсадочных машин с цент-
ральными воздушными камерами получило распространение и в дру-
гих странах, в частности в ФРГ.
Отсадочная машина «В е д а г» имеет узкое воздушное
отделение между двумя решетными отделениями шириной по 2200 мм
и площадью по 12,5 м2 каждое.
Клапанные воздушные пульсаторы с электронной системой ре-
гулирования водо-воздувгиого режима автономны для правой и левой
частей машины.
Выпускаются сдвоенные отсадочные машины «Ведаг» для круп-
ного и мелкого углей, обеспечивающие высокую технологическую
эффективность обогащения. Например, при обогащении угля круп-
ностью 10—120 мм с разделением его па три продукта па фабрике
при шахте «Паттберг» (ФРГ) был получен концентрат с содержа-
нием 1,5% фракций >1450 кг/м3. Содержание в породе фракций
<1800 кг/м3 составляло 1,2%.
150
Отсадочная машина «Гумбольдт» (сдвоенная).
Общая система воздушных пульсаторов машины обеспечивает по-
переменную подачу сжатого воздуха в изолированные друг от друга
воздушные отделения, расположенные между двумя отсадочными
отделениями шириной по 2,4 м каждое.
Сдвоенные машины, несмотря на наличие ряда очевидных преиму-
ществ (экономия площади, металла, расхода воздуха, воды, электро-
энергии). имеют один существенный недостаток — неравномерность
скоростей пульсирующего потока по ширине отсадочного решета.
Этим обусловлено преимущественное развитие в зарубежных стра-
нах конструкций отсадочных машин с подрешетным расположением
воздушных камер. В таких машинах при рациональном решении кон-
фигурации проточной части отмеченный выше недостаток практи-
чески устраняется.
Отсадочная машина «Таку б» (Я п о и и я). Это
первая в зарубежной практике отсадочная машина с подрешетным
расположением воздушных камер. Машина предназначена для обо-
гащения ширококлассифицироваппого угля и выпускается 13 типо-
размеров. Производительность машины от 25 до 300 т/ч. Каждая
из двух ступеней машины состоит из б унифицированных секций,
оснащенных воздушными пульсаторами и подрешетиыми воздуш-
ными камерами, которые образованы вертикальными лобовыми стей-
ками. открыты снизу и ограничены сверху двухскатной плоской
поверхностью. Прямая конфигурация стенок воздушных камер с точ-
ки зрения гидродинамики представляется менее удачной, чем изогну-
тая форма, применяемая в отечественных машинах типов ОМ и ОМА.
Работа отсадочных машин «Такуб» характеризуется достаточно
высокими технологическими показателями [1251: среднее вероят-
ное1 отклонение составляет 0,07—0,09 кг дм3, погрешность разделе-
ния — 0,11—0,12.
Положительные технологические качества машины «Такуб» поз-
волили западногерманской фирме «SKB» на основании ее конструк-
ции создать новую отсадочную машину «Батак» («Баум-Такуб»),
Отсадочная машина «Батак» (ФРГ — Япония).
В конструкции этой машины сочетаются отсадочное отделение ма-
шины «Баум» и подреигетпос воздушное отделение машины «Такуб»
в усовершенствованном виде.
Вместимость воздушных камер в этой машине увеличена против
вместимости камер машины «Такуб». Машина по длине состоит из
(> автономных секций с двумя воздушными полукамерами каждая.
Режим пульсаций можно устанавливать раздельно в каждой секции.
В сдвоенной модификации отсадочная машина «Батак» имеет сум-
марную площадь 48 м2 и обеспечивает производительность до 450 т/ч.
Технологическая эффективность отсадки достаточно высокая [89]:
засорение концентрата породными фракциями не превышает 0,3%,
погрешность разделения находится в пределах 0,14—0.15.
Отсадочная маш и и а «Т е м а-250» (ПНР) обогащает
крупный уголь (10—250 мм). Опа имеет две ступени, в каждой пз
151
которых перпендикулярно к потоку материала установлены под отса-
дочным решетом по четыре воздушных камеры. Над отсадочным ре-
шетом по продольной оси машины расположены воздухосборник
и сдвоенные воздушные пульсаторы, питающие попарно смежные
воздушные камеры. В конце каждой ступени машины имеется авто-
матическое разгрузочное устройство для тяжелых фракций. Интен-
сивность разгрузки регулируют с помощью качающейся шиберной
заслонки, приводимой в движение маслогидравлическим приводом
по командам от поплавкового датчика. Размеры разгрузочного кар-
мана допускают прохождение кусков крупностью до 300 мм.
Машина «Тема-250» имеет отсадочное решето площадью 14,5 м2
и обеспечивает производительность до 300 т/ч. Она может работать
при удельных нагрузках около 20 т/(ч-м2) и достаточно высоких
технологических показателях (табл. 26).
Т а б л а ц а 2(>
Сравнение технических характеристик некоторых зарубежных
отсадочных машин е подрешетпым расположением воздушных камер
Показатель «Такуб» (Япония) «Тема-250» (ПНР) «Ш кода-СБ У» (ЧССР) «Батак» (ФРГ)
Крупность обогащаемого уг- ля, мм . . .... 0,5—100 10 -250 0,5-12 0,5—13
Производительность, т/ч 25-300 До 300 200—300 450
Общая площадь отсадки, м2 13,6 14,5 18,0 48,0
Засорение концентрата по- родными фракциями, % 3,16—4,88 * 1,5 0,3 0,2; 0,3*
Потери концентратных фрак- ций с отходами, % 3,44—3,77 * 0,3 0,6 до 4,0 *
Среднее вероятное отклоне- ние Ер, кг/дм3: при низкой плотности раз- деления 0,10
при высокой плотности раз- деления 0,07—0,09 — 0,16 0,11—0,12
* При разделении на два продукта указано засорение каждого из них посторонними
фракциями.
Отсадочная м а ш и и а «Б око» (Н и д е р л а н д ы) двух-
ступенчатая с подрешетным расположением воздушных ' камер.
«Боки» выпускается в двух модификациях — для обогащения круп-
ных и мелких классов угля. Для осуществления колебательного
режима в машине применены воздухораспределительные клапаны
с ппевмоэлсктрической системой управления, обеспечивающие высо-
кое быстродействие: срабатывание клапана происходит за 0,02 с.
Число пульсаций и характер воздушного цикла зависят от частоты
вращения и формы кулачков, производящих замыкание контактов
в электромагнитных катушках воздушных клапанов.
152
В более поздних конструкциях машины автоматическое управле-
ние воздушным циклом осуществляется с помощью электродов, кон-
тролирующих уровень в воздушных камерах.
Отмечают 1891, что названные особенности системы управления
режимом пульсации обеспечивают повышение качества продуктов
отсадки.
Рис. 72. Отсадочная машина (комплекс) «Мак-Пелли-Джайопт»
Отсадочная машина «М а к - II е л л и - Д ж а й е и т,
(США) представляет собой отсадочный комплекс, так какова состоит
(рис. 72) из сдвоенной двухступенчатой отсадочной машины для
выделения конечных концентрата и породы и промпродукта, подле-
жащего переобогащепию; молотковой дробилки для дробления пром-
продукта второй ступени сдвоенной основной машины перед его
контрольным обогащением; одноступенчатой контрольной машины
для переобогащения дробленого промпродукта; системы обезвожи
вающих элеваторов для породы и промпродукта основной машины
и породы контрольной машины.
Все перечисленные аппараты и механизмы скомпонованы между
собой по агрегатному принципу без применения передаточных
153
устройств. Это, очевидно, и позволяет авторам [160] считать рас-
сматриваемый комплекс одной отсадочной машиной.
В основной отсадочной машине рабочее (решетпое) отделение
разделено вертикальной продольной перегородкой на две части,
каждая из которых соединена с воздушными камерами бокового
расположения.
По длине корпус машины разделен на шесть автономных секций
(две в породном и четыре в промпродуктовом отделениях). Контроль-
ная машина разделена на четыре секции. Горизонтальные поршне-
вые воздушные пульсаторы (по числу секций) приводятся в действие
от электродвигателя с регулируемой частотой вращения. В машинах
автоматизировано управление разгрузкой тяжелых фракций через
шиберное устройство. В донной части сдвоеппой основной машины
оборудованы шнековые конвейеры для передачи тяжелых продук-
тов отсадки в башмак обезвоживающего элеватора. При таком
устройстве достигается значительная экономия высоты по сравне-
нию с высотой применяемых пирамидальных сборников, но ограни-
чивается производительность машины по разгрузке тяжелых про-
дуктов.
Отсадочный комплекс «Мак-Нелли-Джайент» применяется в схе-
мах обогащения неклассифицированных энергетических углей круп-
ностью 0—1Г>и мм. Его производительность достигает 960—1000 т/ч.
Рассмотренный комплекс является примером проявления совре-
менных тенденций к увеличению мощности оборудования, применя-
емого для малопоточного оснащения фабрик высокой производитель
пости, и уменьшению числа единиц оборудования за счет его агре-
гатного исполнения. Такие тенденции проявляются и в отечествен-
ной практике.
Глава V
КОНСТРУКЦИИ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ
ОТСАДОЧНЫХ МАШИН
Развитие отсадочных машин можно характеризовать совершен-
ствованием тех или иных конструктивных узлов при относительном
постоянстве устройства других элементов. Это можно иллюстриро-
вать па примере развития конструкций воздушно-пучьсационных
машин. Если их корпус в большинстве случаев сохраняет традицион-
ную 1т-образную форму и секционное исполнение, то воздушные
пульсаторы и в особенности разгрузочные устройства тяжелых фрак-
ций непрерывно видоизменяются. Часто новые типы отсадочных
машин возникают только в результате оригинального сочетания
известных конструктивных решений основных узлов.
В связи с современной тенденцией к увеличению площади отсадоч-
ных отделений для повышения производительности машин повы-
сился интерес к конструкции их проточной части. Для ряда совре-
менных отсадочных машин как с боковым, так и с подрешетным
расположением воздушных камер устройство проточной части служит
основным определяющим .признаком.
Учитывая это, целесообразно рассмотреть современные конструк-
тивные решения и принципиальные требования к ним раздельно
по основным узлам отсадочных машин.
В устройстве воздушно-пульсационных машин следует выделить,
для более детального рассмотрения следующие узлы: корпус и про-
точную часть; отсадочное решето с опорной конструкцией; воз-
душные пульсаторы; разгрузочные устройства для тяжелых
фракций.
Каждый из этих узлов может являться объектом самостоятель-
ного исследования и описания.
Относительно других конструкций отсадочных машин, например
диафрагмовых, можно считать, что совершенствование устройства
диафрагм и кинематических узлов привода в последние годы не
приводит к возникновению принципиально новых типов, что справед-
ливо как’ для отечественной, так и для зарубежной практики и может
служить основанием для ограниченного поузлового рассмотрения
этих конструкций. В то же время требования к корпусам машин,
отсадочным решетам и их опорным элементам можно рассматривать
как общие для большинства типов. То же в определенной степени
можно отнести и к конструкции разгрузочных устройств для тяже-
лых продуктов отсадки.
155
1. КОРПУС ОТСАДОЧНОЙ МАШИНЫ
Деление на секции и ступени. В современных
«отсадочных машинах преобладает секционная конструкция корпуса,
при которой обеспечиваются: унификация отдельных его участков
(с определенными конструктивными отличиями головной, или загру-
зочной, и разгрузочной секций), автономность режима пульсаций,
удобство транспортирования машины со сборкой ее корпуса непо-
средственно па месте монтажа.
В отсадочных машинах диафрагмового типа и в машинах с конус-
ными пульсаторами, а также в некоторых конструкциях воздушпо-
пульсациоппых машин, применяемых при обогащении руд (ОМР-1),
каждая секция имеет самостоятельный выпуск тяжелого продукта.
Поэтому при осуществлении в таких машинах разгрузки только
через решето (искусственную постель) секция и ступень совпадают.
Воздушно-пульсационные машины для обогащения углей и слан-
цев обычно имеют многосекциопные ступени, причем отдельные типо-
размеры могут различаться лишь количеством промежуточных сек-
ций в той или иной ступени (например, машины ОМА-8 и ОМА-10).
Переход от старых бессекциоппых корпусов отсадочных машин
к секционным сопровождался отказом от массивного литого их ис-
полнения. Облегченные сварные конструкции секционных (а также
часто и бессекциоппых) корпусов, как правило, рассчитаны па упроч-
нение по месту использования покрытием их изнутри базальтовыми
или метлахскими плитками, шлакоситаллом, гуммирующим составом,
эпоксидной смолой с карборундовым наполнителем, реже чугунными
защитными листами.
Разграничение отсадочных машин по длине на отдельные ступени
диктуется в основном соображениями технологии: требуемым коли-
чеством продуктов отсадки и условиями формирования и разгрузки
тяжелых продуктов. Например, многоступенчатость рудных машин
ОМР-1, МОБК-8С, ОПМ-14 обусловлена невозможностью получить
при малом числе ступеней конечные продукты с достаточным разли-
чием в содержании полезного компонента. Отсадочные машины для
обогащения углей имеют преимущественно двухступенчатое испол-
нение, что в общем случае удовлетворяет требованиям технологии.
Однако по мерс увеличения площади отсадочных решет возникает
необходимость в установке промежуточных разгрузочных устройств
и увеличении числа ступеней.
Так, отсадочные машины ОМ-12, ОМ-18 и ОМ-24 выполнены трех-
ступепчатыми. Средняя ступень рассматривается как средство гиб-
кого изменения технологической схемы для выдачи второго тяже-
лого продукта самостоятельным сортом или для присадки его к от-
ходам или промпродукту. В отдельных случаях при специфическом
составе обогащаемых углей трехступепчатые отсадочные машины
необходимы для выделения дополнительного продукта (например,
пиритного концентрата из углей Кизеловского бассейна для произ-
водства серной кислоты).
I ,'<>
В некоторых типах отсадочных машин число ступеней ограни-
чивается не технологическими, а техническими условиями. Так,
диафрагмовые машины создают с числом ступеней не более двух
(или четырех при сдвоенном исполнении), а машины с конусными
днищами — пульсаторами — до трех ступеней. Дальнейшее увели-
чение числа ступеней связано с усложнением кинематики привода
и увеличением удельных затрат энергии.
Форма корпуса. В поисках резервов повышения эконо-
мичности и технологической эффективности отсадочных машин серьез-
ное внимание обращается на конструкцию корпуса и особенно про-
точной части. Эти элементы имеют наибольшее значение для отсадоч-
ных машин с воздушно-пульсационным приводом, в которых за
период действия одного хода (часто прп значительной продолжитель-
ности — до 0,8 с) жидкость совершает переток из воздушной камеры
в отсадочное отделение по криволинейной траектории большой
длины. В этом отношении в машинах с периодическим изменением
объема подрешетного пространства (диафрагмовых, конусных) при
высоких числах, пульсаций условия движения жидкости более бла-
гоприятны и требования к форме корпуса не столь жестки.
Форма подрешетпой части корпусов отсадочных машин с боковым
расположением источника пульсации (поршневых, диафрагмовых,
воздушно-пульсационных) пе претерпела существенных изменений
за весь период развития отсадки. В настоящее время используются
все известные разновидности 1 корпусов: пирамидальные — в маши-
нах «Гипрококс», «Блэнтайр-Баум»;
пирамидальные с плавным сопряжением — в машинах ОМР-1А,
8 КВ;
иолуцилилдрические — в машинах типа БОМ, ОМР-1, ОМК,
ОМШ, «Вено-Пик»;
параболические — в машинах «Ведаг», «Гумбольдт», «Шкода»,
«Мак -Нелли-Джайепт».
Пирамидальные корпуса наиболее экономичны по емкости, од-
нако в наименьшей степени отвечают рациональным условиям гид-
родинамики. Камеры с пирамидальными корпусами плавного сопря
жения в большей степени удовлетворяют требованиям гидродина-
мики, ио их вместимость увеличивается. Нолуцилиндрические кор-
пуса, наиболее распространенные в отечественной практике, с точки
зрения гидродинамики потоков и экономии высоты превосходят
все другие разновидности, но требуют несколько увеличенный объем
заполняющей их жидкости. Наконец, корпуса параболические по
гидродинамике мало уступают предыдущим, они имеют примерно
одинаковую с ними емкость, но существенно проигрывают в разме-
рах по высоте.
В нижней части к каждой ступени корпуса машины обычно при-
мыкают сборники пирамидальной формы для тяжелых продуктов
1 Часто ограничиваются делением Корпусов на пирамидальные п U образ-
ные (псе прочие).
157
отсадки. В ряде зарубежных отсадочных машин («Мак-Нелли»,
«Джеффри», «Нортон», «Линк-Белт») применяют шнеки для сбора
и транспортировки тяжелых продуктов вдоль всей ступени до
выгрузки в башмак элеватора.
Соотношение решетного и воздушного- от-
делений. Положением вертикальной перегородки между воз-
душным и решетным отделениями определяется важный технологи-
ческий и гидродинамический фактор — соотношение площадей от-
делений.
Для отсадочных машин крупного зерна характерны малые отно-
шения ширины решетного отделения к ширине воздушного: 1,25 : 1
в машине типа БОМК; 1,4 : 1 в машине «Гипрококс»; 1,25 : 1 в ма-
шине «Вено-Пик» и 1,3:1 в машине «Ведаг».
Этим обеспечиваются повышенный размах колебаний в решетном
отделении и достаточно высокая скорость восходящего хода воды.
В отсадочных машинах мелкого зерна с целью экономии габарита
соотношение ширины решетного и воздушного отделений увеличи-
вают: 2,2 : 1 в машине типа БОМ-М; 2,25 : 1 в машине «Гипрококс»;
2,5 : 1 в машине типа ОМК; 1,8 : 1 в машине «Ведаг» и 2,5 : 1 в ма-
шине «Вено-Пик». По мере роста этого соотношения снижается сте-
пень равномерности распределения скоростей восходящего потока
воды по ширине отсадочного решета.
Устранение этого недостатка составляет одну из главных задач
в развитии конструкций отсадочных машин. Ее .можно решить сле-
дующими путями:
совершенствованием проточной части машин с боковым распо-
ложением воздушных камер;
созданием отсадочных машин с подрешетным расположением
воздушных камер;
созданием сдвоенных отсадочных машин с относительно малой
шириной отсадочных отделений, располагаемых с обеих сторон но
отношению к воздушным камерам.
Совершенствование проточной части машин имеет место в основ-
ном при модернизации действующих отсадочных машин и сводится
к оснащению внутренней перегородки каплеобразным обтекателем
и установке отклоняющих листов в проточной части.
Создание отсадочных машин с подрешетины расположением воз-
данных камер преобладает в целом ряде стран, в том числе в СССР,
Японии, Чехословакии, Нидерландах. В Польше и ФРГ также
были созданы современные машины с подрешетными воздушными
камерами. Параллельно этим направлениям развивается направле-
ние на создание сдвоенных машин с боковыми воздушными камерами.
Польские специалисты 1159] обращают внимание на преиму-
щество таких машин перед машинами с подрешетпыми камерами,
состоящее в снижении энергозатрат благодаря меньшему перепаду
уровней воды в воздушном и решетном отделениях (рис. 73). Они
считают также, что при сдвоенной конструкции и меньшей ширине
каждого решетного отделения фактор неравномерности скоростей
158
потоков жидкости в меньшей степени влияет па эффективность раз-
деления.
Известен также способ выравнивания скоростей потока по ширине
отсадочного отделения применением решет с переменным (уменьша-
ющимся от края к воздушной камере) сечением отверстий. Однако
Рис. 73. Нерена ты уровня води в отсадочных машинах:
а - с полрсшстным; б с Покорим расположением воздушных камер
он не нашел широкого признания как способ пассивного воздействия
па поток, связанный с усложнением конструкции решета и допол-
нительными затратами энергии на преодоление сопротивления ре-
шета в зоне малых размеров отверстий.
Проточная часть. Зона перемещения потоков жидкости
из воздушного отделения к отсадочному решету (проточная часть)
привлекла внимание как объект исследования в связи с проблемой
выравнивания скоростей восходящего потока по площади решета.
JL Л. Знаменский и др. (49) исследовал распределение скоростей
восходящего потока в проточной части различных отсадочных ма-
шин с применением гидравлических моделей и метода электрогидро-
динамической аналогии (ЭГДЛ). Результаты исследований показы-
вают, что в отсадочных машинах типа ПОМ с боковым расположе-
нием воздушных камер отношение максимальной относительной ско-
рости потока (у перегородки) к минимальной (у боковой стенки)
достигает 2,07. При оснащении перегородки обтекателем коэффи
циепт неравномерности скоростей снижается до 1,36 (рис. 74). При
мепение подрешетных воздушных камер устраняет неравномерность
скоростей потоков в поперечном измерении, но в ряде конструкций
приводит к некоторой неравномерности их в продольном направле-
нии. Это можно наблюдать на модели отсека машины типа ОМ
(рис. 75).
Испытания первых отсадочных машин ОМП-18 с под решетным
расположением воздушных камер также показали, что в промежутках
159
Рис. 74. Модель ЭГДА
проточной части от-
садочной машины
БОММ-16
(<р — потенциал ско-
рости ;
Ф — функция тока)
Рис. 75. Модель ЭГДА
проточной части отса
дочной машины типа ОМ
160
между камерами достигается более интенсивное разрыхление по-
стели, чем- непосредственно над камерами.
В отсадочных машинах «Такуб» этот недостаток устраняется
увеличением числа камер меньшей вместимости (ширина одной ка-
меры 130 мм). Это связано с усложнением задачи воздухораспределе-
ния и увеличением металлоемкости конструкции. Аналогичный путь
принят при создании машин «Тема-250», «Батак», в отечественной
практике — машины типа ОПМ (Гипромашобогагцение).
Надрешетная часть. В ряде современных работ отме-
чена зависимость технологических показателей отсадки от формы
поперечного сечения надрешетной части корпуса отсадочной ма-
шины. Н. Н. Виноградов, И. С. Егоров и Г. М. Гурвич [261 устано-
вили, что при расширении надретпетной части от решета кверху соз-
дается дополнительный градиент скорости восходящего потока.
Уменьшение скорости от нижних слоев постели к верхним согла-
суется с уменьшением крупности зерен в том же направлении, что
положительно влияет на эффективность расслоения. Определен оп-
тимальный угол наклона боковых стенок в надрешетной части кор-
пуса. Он равен 74° к горизонту.
Одним из направлении совершенствования рабочей (надрешетной)
части корпуса является разделение ее на ряд параллельных желобов
с расходящимися кверху боковыми стенками. Оптимальное отноше-
ние ширины верхнего и нижнего оснований составляет 1,5—1,6 127].
В такой конструкции используется упомянутая выше особен-
ность надрешетной части с переменной шириной. Кроме того, много-
поточная машина имеет существенную особенность — ограничен-
ную ширину элементарных каналов, при которой уменьшается не-
равномерность скоростей вертикальных потоков, обеспечивается эф-
фективное гидродинамическое воздействие на обогащаемый материал.
Следует, однако, заметить, что практическая реализация этого
преимущества предполагает равномерное деление технологического
потока на однородные по составу части, что в производственных
условиях пе всегда возможно.
Комбинированные конструкции отсадочных ма-
шип пе получили широкого применения. Отсадочные машины с боко-
вым расположением воздушных камер типов МБОМ, «Гипрококс»,
ОМР-1А были оснащены встроенными воздухосборниками, которые
занимали верхнюю, нерабочую часть воздушных отделений. Опп
удачно компоновались с воздушными пульсаторами, имеющими ниж-
ний ввод воздуха. Из машип с подрешетпыми воздушными камерами
встроенными воздухосборниками оснащались машины ОМП-18А,
в которых под емкости для сжатого воздуха оборудовались свобод-
ные пространства между пирамидальными частями корпуса. В более
новых конструкциях отсадочных машип встроенные воздухосборники
не применяются.
Одним из наиболее распространенных решений в современных
машинах является использование обтекателей в перегородках воз-
душных камер (особенно подрешетного расположения) для подвода
11 Закал 375
161
подрешетной воды (например, в машинах типа ОМ). В диафрагмо-
вых отсадочных машинах типа ОВМ для подвода подрешетной воды
иногда используется горизонтальный трубчатый шток, приводящий
в движение диафрагму.
К машинам с совмещенной конструкцией корпуса можно также
отнести отсадочные машины «Мак-Нелли-Джайент» и рассмотрен-
ные выше сдвоенные отсадочные машины с общей стенкой для двух
воздушных камер («ОДМ», «Ведаг», «Гумбольдт»).
2. ОТСАДОЧНОЕ РЕШЕТО
Отсадочное решето должно наряду с высокими механическими
качествами (жесткость, абразивная устойчивость, незабиваемость)
удовлетворять также ряду требований, непосредственно влияющих
па технологические параметры процесса — иметь максимальное
живое сечение, оптимальный угол наклопа, рациональную форму
отверстий.
Угол наклона решета обусловлен крупностью обога-
щаемого материала, количеством тяжелых продуктов и принятым
способом их разгрузки. Считается [60, 78, 129, 137], что установка
отсадочных решет с наклоном в сторону разгрузки тяжелого про-
дукта необходима при обогащении крупных классов углей и слан-
цев, причем угол наклона в породпой ступени должен быть больше,
чем в промпродуктовой. При обогащении углей мелких классов
и некоторых видов руд желателен наклон решета в первой ступени
машины. Если применяется разгрузка тяжелого продукта через ис-
кусственную постель, решета устанавливаются горизонтально.
Наклон решет способствует повышению производительности ма-
шины. Но при его значительной крутизне увеличивается толщина
слоя тяжелого продукта у разгрузочной щели. Поэтому общие реко-
мендации по выбору угла наклопа отсадочных решет (табл. 27) тре-
буют опытного уточнения в каждом конкретном случае с учетом
содержания тяжелых фракций в исходном материале и других фак-
торов.
Таблица 27
Углы наклона отсадочных решет при обогащении углей и антрацитов,
градус
Обогащаемый уголь Условия разгрузки Породное отделение Пролшродук- товое отделение
Крупный класс и шпроко- классифпцнрсвгипый Щ-ль 3-8 0 -4
Мелкий класс Щель Искусственная постель 2—1 и 0—3 0
162
Продолжительное время в углеобогащении считалось, что при
5 величенном содержании породных фракций в исходном угле для их
ускоренного удаления необходима противоточная разгрузка, требу-
ющая укладки отсадочного решета с обратным наклоном. Однако
при этом процесс ведется при увеличенной общей высоте постели,
что отрицательно влияет на
производительность и показа-
тели работы отсадочных машин.
Поэтому впоследствии отка-
зались от применения проти-
воточной разгрузки не только
при создании новых, но и при
эксплуатации ранее созданных
отсадочных машин (например,
машина «Гипрококс»).
Форма отверстий
отсадочного реше-
та. В практике применяются
штампованные отсадочные ре-
шета с круглыми, квадратными
□ □□□□
□ □□□□
□ □□□□
Рис. 76. Некоторые типы отсадочных
решет:
а — штампованные; б — колосниковые; в
литые
а
б
ffffff
в
и продолговатыми отверстия-
ми, а также колосниковые
решета (рис. 76). Решета с
круглыми отверстиями просты
в изготовлении и обладают вы-
сокой жесткостью, но они имеют
относительно невысокое живое сечение (30—40%). Кроме того, круглые
отверстия легко забиваются тяжелыми частицами. Решета с квадрат-
ными отверстиями имеют живое сечение до 45% при пониженной
жесткости. Оли часто применяются в отсадочных машинах мелкого
зерна с искусственной (полевошпатовой) постелью, например в ма-
шинах фирмы «Пик».
В современных конструкциях отечественных отсадочных машин
для обогащения углей и руд преимущественное применение получили
штампованные решета с продолговатыми отверстиями, например
в машинах МОД-4 (отверстия решет 3 X 22 мм), МОБК-8С (6 X
20 мм), ОМК и ОМШ (6 X 20 и 12 X 40 мм). Такие решета имеют
увеличенное живое сечение (до 55%) и повышенную проходимость
«трудных» тяжелых зерен.
В машинах типов ОМ и ОМА, а также в отдельных модернизиро-
ванных машинах старых конструкций применены отсадочные ре-
шета, набранные иэ полиэтиленовых колосников трапецеидального
профиля, имеющие повышенную износостойкость.
В зарубежной практике применяют отсадочные решета, набира-
емые из колосников фасонного профиля. Из них заслуживают вни-
мания решета с искривленными колосниками. При установке таких
колосников перпендикулярно к продольной оси отсадочного отделения
между ними образуются изогнутые каналы, из которых восходящая
И*
163
струя выходит под углом, оказывая транспортирующее действие
на нижние слои обогащаемого материала. В отечественной практике
устанавливают иногда под обычным штампованным решетом наклон-
ные опорные колосники.
В ФРГ изготовляют литые чугунные решета с квадратными диа-
гональными отверстиями. Перегородки между отверстиями сужены
книзу и наклонены в продольном направлении. Это предохраняет
решето от забивания и обеспечивает направленное действие восходя-
щей струи.
Часто отсадочные решета выполняют в виде отдельных карт
(штампованные — в машинах «Пик», колосниковые — в машинах
типа ОМА и ОМР) с целью облегчения их замены, особенно при
неравномерном износе.
Размеры отверстий (щелей) в отсадочных решетах вы-
бираются в зависимости от крупности обогащаемого материала и спо-
соба его разгрузки (табл. 28).
При обогащении углей крупных классов принимают отверстия
с размером на 3—5 мм меньше нижнего предела крупности обога-
щаемого угля. При обогащении углей мелких классов с разгрузкой
тяжелых продуктов через щель размер отверстий решет обычно не
превышает 6—8 мм.
Для разгрузки тяжелых продуктов через искусственную постель
при обогащении углей мелких классов размеры отверстий решета
принимают примерно в 2 раза больше максимального размера ча-
стиц обогащаемого угля.
При обогащении руд с разгрузкой тяжелых продуктов через по-
стель размер отверстий решета принимают на 2—4 мм больше мак-
симального размера зерна. Отмечается [133], что дальнейшее
Табл и ц а 28
Размеры отверстий отсадочных решет
Обогащаемый материал Крупность, мм Способ разгрузки тяжелых продуктов размер отпер** ini (ширина 1Ц<п и) peine г, мм
Уголь Более 13 (10) Щель 8—10
Менее 13 (10) » 6-8
Постель 20-25
Руды цветных п редких 8—16 Постель 20
металлов 4-8 » 10—12
2-4 » 6-8
0,5—2 » 3-4
Железные п марганцевые 3—60 Щель 6
рулы 0-3 Комбинирован 3—4
ный, постель
Примечание. Для решет с продолговатыми отверстиями указывается меньший
размер отверстия.
164
увеличение размера отверстий при обогащении руд приводит к повы-
шению засорения концентрата легкими фракциями.
Опорные конструкции отсадочных решет обычно
выполняют таким образом, чтобы обеспечивать достаточную жест-
кость их под нагрузкой и вместе с тем не уменьшить значительно
площадь живого сечения для прохождения потоков воды. Это преиму-
щественно конструкции, сваренные в виде решетки из стальных по-
лос, поставленных «на ребро». Иногда поперечные полосы устана-
вливают наклонно, образуя каналы для направленного впуска воды
в период восходящего потока воды. Такое решение применяют глав-
ным образом при модернизации действующих машин со штампован-
ными решетами.
При работе отсадочных машин с искусственной постелью, осо-
бенно при обогащении руд, когда крупность материала, размеры
отверстий решет и соответственно их толщина относительно малы,
дополнительную жесткость решетам придает не только опорная
конструкция, но и надрешетная ячейковая решетка для искусствен-
ной постели, выполненная вместе с решетом в виде унифицирован-
ных кассет (пакетов).
Крепление отсадочных решет к опорной конструкции произво-
дится по всей площади прижимпыми болтами с крюками, захваты-
вающими снизу опорные полосы, или электросваркой. В последнем
случае поверхность решета не имеет выступающих крепежных концов
болтов с гайками, что улучшает условия движения материала и облег-
чает очистку решета. Дополнительно решето закрепляется у боковых
стенок продольными брусьями и клиньями.
Постоянное действие знакопеременных нагрузок и в большинстве
случаев высокая абразивность обогащаемого материала вызывают
быстрое изнашивание отсадочных решет. Штампованные решета
из листовой стали обычно служат от 3 до 6 мес. [88, 129]. Для повы-
шения срока их службы применяют гуммирование, термическую
обработку (борирование). Срок службы колосниковых и литых чу-
гунных решет достигает 12—16 мес. Решета из синтетических ма-
териалов (капрона, полиэтилена) служат до 18 мес.
При использовании в практике обогащения руд штампованных
решет из топколистовой стали их срок службы увеличивается при
изоляции нижних кромок ячейковой решетки резиновыми наконеч-
никами или прокладками. Такой способ защиты решета от прежде-
временного износа применяется во всех конструкциях машин типа
МОД.
3. ВОЗДУШНЫЕ ПУЛЬСАТОРЫ
Воздушные пульсаторы с заданной периодичностью соединяют
и разобщают воздушное отделение отсадочной машины с ресивером
сжатого воздуха и с атмосферой, вызывая восходящее и нисходящее
движения воды в отсадочном отделении.
Конструкция воздушных пульсаторов и режим их работы в зна-
чительной степени влияют на характер колебательного движения
165
воды в отсадочной машине. Поэтому как наиболее ответственный
узел воздушно-пульсационных машин пульсатор постоянно подвер-
гается совершенствованию. Развитие пульсаторов характеризуется
последовательным переходом их от вертикальных с возвратно-посту-
пательным движением к роторным (вращающимся) и далее к клапан-
Рис. 77. Классификация воздушных пульсаторов
ным конструкциям. Основные типы пульсаторов положены В. В. Брил-
лиантовым [18] в основу их классификации (рис. 77).
Режим работы пульсатора характеризуется воздушным циклом,
включающим впуск сжатого воздуха в машину, его выпуск и паузы
между ними. Общая продолжительность одного цикла определяется
заданным числом пульсаций и зависит от частоты вращения эксцен-
трикового вала для пульсаторов поступательного действия или ча-
стоты вращения ротора для пульсаторов роторного типа. Соотноше-
ние продолжительности отдельных периодов воздушного цикла
(впуска, выпуска и пауз) зависит от сечения и взаимного расположе-
ния впускных и выпускных окон. Поэтому в одних случаях регули-
руют воздушный цикл изменением сечения впускных и выпускных
окон, в других — смещением их между собой.
Воздушный цикл изображают обычно в виде диаграммы время —
сечение, на которой показывают характер изменения сечения впуск-
166 •
ного и выпускного окон пульсатора на протяжении одного цикла.
Продолжительность отдельных периодов цикла обычно выражают
в процентах его общей продолжительности цикла или в градусах,
принимая полное время цикла за 100% или 360°. Последнее особенно
удобно для характеристики работы роторных пульсаторов, у кото-
рых полный оборот ротора
и время одного цикла совпа-
дают.
На рис. 78 и 79 показаны
диаграммы время — сечение
роторных пульсаторов с не-
регулируемыми и регули-
руемыми сечениями окон.
Пульсатор машины ОМП-18А
имеет впускное окно фасон-
ной формы (см. рис. 78, а),
в связи с чем диаграмма
впуска имеет криволинейный
характер (см. рис. 78, в).
В пульсаторах фирмы «Ве-
даг» окна имеют прямоуголь-
ную форму, поэтому их сече-
ние во времени изменяется
линейно (см. рис. 79). Сече-
ние окон в корпусе пульса-
тора изменяется при помощи
поворотных цилиндров.' На
диаграмме время — сечение
эго отражается изменением рис. 78. Диаграмма время—сечение иуль-
продолжительности ее ха- сатора отсадочной машины ОМП-18А:
ракгерпых периодов. а — развертка ротора; б — развертка статора;
В пульсаторах поступа- в —диаграмма; 1, 3 — впускные окна; 2, 4 —
v 1 выпускные окна
тельного типа диаграмма
время — сечение имеет ха-
рактер синусоиды. Изменяя сечение выпускных окон, диаграм-
ме можно придать асимметричный характер. Наиболее широко
регулируется воздушный цикл в пульсаторах клапанного типа,
в которых, нс прибегая к сложным механическим устройствам, можно
изменять общую продолжительность цикла и раздельно каждый из
характерных периодов. Этим в основном обусловлена перспектив-
ность клапанных пульсаторов.
Пульсаторы поступательного действия.
Воздушные пульсаторы поступательного действия, применяемые
в различных отсадочных машинах, не имеют существенных кон-
структивных различий между собой (рис. 80). Корпус 1 снабжен
окном для впуска сжатого воздуха 2 и системой выпускных окон 4.
Внутри корпуса совершает возвратно-поступательное движение ци-
линдр 3, связанный через шатун 5 с эксцентриком 6. При нижнем
1G7
положении цилиндра 3 сжатый воздух через окно 2 поступает в кольце-
вой канал, а из него — в полость цилиндра и далее — в воздушное
отделение отсадочной машины. Выпускные окна 4 в это время пере-
крыты телом цилиндра. В верхнем положении цилиндр перекрывает
впускные отверстия, а его кольцевые отверстия совмещаются
Рис. 79. Диаграмма время — сечение пульсатора фирмы
«Ведаг»
е выпускными окнами корпуса 4. Происходит выпуск отработанного
воздуха из машины в атмосферу. Положение цилиндра регули-
руется изменением длины штока '5 при помощи стяжного винта и фи-
ксируется контргайками.
Количество подаваемого воздуха регулируется дроссельной за-
слонкой, установленной на впускной трубе между ресивером и пуль-
сатором. В некоторых конструкциях предусматривалось изменение
сечения выпускных окон установкой на них заглушек.
Пульсаторам поступательного типа присущи серьезные недостатки:
ограниченные возможности в увеличении расхода воздуха и повыше-
нии интенсивности пульсационного режима; значительная инерцион-
ность привода, особенно при повышенных частотах; низкая эксплуа-
тационная надежность.
Южгипрошахтом [43] была усовершенствована конструкция посту-
пательных пульсаторов машин типа БОМ. Для обеспечения требуе-
мого режима работы пульсатора на приводном валу установлен про-
филированный кулачок, который при вращении нажимает на ролик
штока, вызывая перемещение цилиндра вниз. Обратный ход проис-
ходит под действием пружины по мере высвобождения ролика от
давления па него кулачка.
Несмотря на значительное улучшение режимных характеристик,
пульсатор описанного типа сохраняет основные недостатки, при-
сущие механической части поступательных пульсаторов. Кроме того,
узел сопряжения кулачка и ролика подвержен интенсивному изна-
шиванию. В результате этого воздушные пульсаторы с поступатель-
ным принципом действия на отечественных фабриках почти пол-
ностью заменены роторами.
168
«
в высокочастотной
Рис. 80. Пульсатор с
поступательным движе-
нием
Воздушные пульсаторы роторного типа.
Простейшие пульсаторы этого типа имеют канал, через который
воздушное отделение машины с помощью вращающегося ротора по-
очередно соединяется с магистралью сжатого воздуха и атмосферой.
Такая конструкция, например, была применена в высокочастотной
отсадочной машине ВОМП-1. За один полный
оборот ротор открывает впуск сжатого воз-
духа в машину, перекрывает впускное и вы-
пускное отверстия (пауза), соединяет воз-
душную камеру с атмосферой в период вы-
пуска и снова создает паузу перед очеред-
ным впуском воздуха.
В таких пульсаторах отсутствуют устрой-
ства для регулирования воздушного цикла.
Переходной является конструкция пуль-
сатора ПВМ (рис. 81), имеющая совме-
щенный канал на примыкании к воздушной
камере отсадочной машины. Ротор пульса-
тора разделен наклонной перегородкой на
две изолированные полости, из которых
одна служит для прохождения сжатого воз-
духа в период впуска, вторая — для вы-
пуска воздуха из машин в атмосферу.
Впускное и выпускное окна ротора имеют
прямоугольную форму. Сечение выпускного
окна в корпусе в отличие от предыдущего
примера регулируется с помощью поворот-
ного цилиндра, который имеет выпускное
отверстие, равное по размеру отверстию
в корпусе. Поворотом цилиндра можно до-
стичь полного совмещения окон или уста-
новить требуемое их смещение для умень-
шения сечения выпускного окна и соот-
ветственно для уменьшения продолжитель-
ности периода выпуска.
Пульсатор типа ПВМ был разработан для замены пульсаторов
поступательного действия на модернизированных отсадочных маши-
нах «Гипрококс».
Значительное количество конструкций роторных пульсаторов
имеет разделенные каналы для впуска воздуха в воздушное отделе-
ние машины и его выпуска. Это упрощает задачу коммутации воздуха
и создает более благоприятные условия для регулирования воздуш-
ного цикла при раздельном или одновременном воздействии на
время — сечение в периоды впуска и выпуска воздуха.
Разделенные каналы впуска и выпуска в сочетании с нерегулируе-
мыми сечениями окон имеет, например, пульсатор ПВ-4
(рис. 82). Ротор пульсатора облегченный, пустотелый, разделен на
два стакана, открытые с торцов. Стаканы имеют прямоугольные
окна для сообщения с впускным и выпускным каналами корпуса.
Окна в роторе расположены диаметрально. Переход от впуска к вы-
пуску осуществляется без паузы. Сечение выпускного окна умень-
шено на 20% по сравнению с сечением впускного окна, что обес-
печивает асимметричность воздушного цикла. Количество поступа-
ющего в пульсатор воздуха регулируют положением дроссельной
васлонки на входном раструбе. Выхлопное отверстие находится в про-
тивоположном торце корпуса.
Для отсадочных машин крупного зерна БОМК-10 был разрабо-
тан воздушный пульсатор ПВ-3 с регулировкой воздушного цикла
с помощью поворотного цилиндра (рис. 83). Корпус пульсатора
имеет впускной раструб с дроссельной заслонкой для регулирования
количества подаваемого сжатого воздуха. Противоположный вводу
торец корпуса открыт для выхлопа отработанного воздуха. Корпус
пульсатора снабжен совмещенным впускным — выпускным каналом
для примыкания к воздушной камере отсадочной машины. Ротор
пульсатора представляет собой пустотелый цилиндр, разделенный
перегородкой на два стакана с впускным и выпускным окнами тра-
пецеидальной формы.
Пульсатор снабжен двумя сменными роторами с различными раз-
мерами отверстий. Между ротором и корпусом помещен регулировоч-
ный цилиндр с окном треугольной формы, смещаемый вдоль оси
и поворачиваемый вокруг нее для установления заданного воздуш-
ного режима. Диаграмма время — сечение (рис. 84) при такой кон-
струкции регулируется в весьма широких пределах как по сечению
окон, так и по общей продолжительности цикла (вследствие осевого
перемещения регулировочного цилиндра). Однако такая гибкость
регулирования достигнута за счет значительного, не оправданного
технологическими условиями усложнения конструкции пульсатора.
170
Рис. 82. Пульсатор ПВ-4:
конструкция; б — выпуск воздуха; в — впуск воздуха; 1 — корпус;
2 — вал; 3 — ротор; 4 — муфта; 5 — дроссель
Рис. 83. Пульсатор ПВ-3:
1 — ротор; 2 — регулировочный цилиндр, 3 — рукоятка перемещения цилиндра, 4 — вы-
пускное окно корпуса; 5 — выпускное окно ротора; в — труба подачи воздуха; 7 — дрос-
сельная заслонка; s — впускное окно ротора; 9 — впускное окно цилиндра
Рис. М. Ралвертка цилиндров (а) и диаграмма время — сечение (б) пульса-
тора ПВ-3:
т — окно ротора для ппуска воздуха; г — окно цилиндра; 8 — осевое перемещение^цилиндра
при регулировании; 4 — направление относительного перемещения развертки регулировоч-
ного цилиндра по отношению к развертке ротора при работе золотника; 1з—окно ротора
для выпуска воздуха
172
В современных конструкциях воздушных пульсаторов для отса-
дочных машин широко используют способ регулирования воздуш-
ного цикла путем смены или взаимного углового смещения впускного
и выпускного стаканов ротора. Пульсаторы с раздельными стака-
нами были разработаны для отсадочных машин BOMII-2, 0МП-18А
п др.
Пульсатор типаОМ (рис.85)
имеет ротор, состоящий из двух
отдельных стаканов — впуск-
ного и выпускного, каждый из
которых можно самостоятельно
сменять.
Корпус пульсатора имеет
совмещенный канал для впуска
воздуха в машину и его вы-
пуска. Поступление сжатого
воздуха от ресивера регули-
Рис. 85. Пульсатор отсадочных машин
типа ОМ:
1 — вал, 2 — корпус; 3 — стакан впуска;
4 — стакан выпуска; 5 — фланец; б — вы-
пускное окно; 7 — канал к воздушной каме-
ре машины; 8 — дроссельная заслонка
руется изменением положения
дроссельной заслонки. Харак-
терным в конструкции пульса-
тора типа ОМ является прин-
цип коммутации сжатого воз-
духа, при котором впускной —
выпускной канал остается постоянно открытым в полость пуль-
сатора. Периодически перекрываются в процессе работы ввод
сжатого воздуха в пульсатор и выхлопное отверстие.
Пульсатор типа ОМ превосходит многие другие конструкции по
простоте устройства и надежности в эксплуатации. Этим обусло-
влено его широкое применение не только для оснащения машин ти-
пов ОМ и ОМА, но и для модернизируемых отсадочных машин уста-
ревших конструкций и индивидуального изготовления.
К числу наиболее сложных конструкций пульсаторов роторного
типа следует отнести пульсаторы, позволяющие регулировать воз-
душный цикл одновременно с помощью поворотных цилиндров и
взаимным угловым смещением впускного и выпускного стаканов ро-
тора. На практике такие пульсаторы в настоящее время не при-
меняют.
Примером усложненной конструкции может служить пульсатор
ПВ-2, имеющий шесть элементов регулирования: по две подвижные
секторные заслонки па впускном и выпускном окнах и два раздели-
тельных порога между окнами корпуса.
Каждый элемент можно плавно перемещать в заданных пределах
в процессе регулирования пульсатора, что позволяет бесступенчато
изменять параметры воздушного цикла. Ротор состоит из двух от-
дельных стаканов — впускного и выпускного. Однако такое услож-
нение устройства пульсаторов ПВ-2 не создает ему существенных
технологических преимуществ, а увеличивает его массу и снижает
эксплуатационную надежность.
•173
К неоправданным усложнениям конструкции приводят попытки
создать роторные пульсаторы с регулированием частоты вращения
ротора и давления сжатого воздуха (например, пульсаторы для отса-
дочной машины «Гипрококс-61»). Известны также попытки влиять па
воздушно-пульсационный режим установкой коробки скоростей или
вариаторов скорости между электроприводом и пульсаторами.
Рис. 86. Схема управления отсадочной машиной в автоколебатель-
ном режиме
Следующим этапом в развитии воздушный пульсаторов явился
переход к конструкциям, позволяющим влиять на продолжитель-
ность и интенсивность пульсаций раздельно по периодам
цикла, согласуй задаваемый режим с состоянием отсадочной по-
стели.
В идеальном представлении такое ведение процесса получило
наименование автоколебательного режима.
Принципиальная схема управления отсадочной машиной при ав-
токолебательном режиме (рис. 86) показывает, что осуществление
такого режима требует раздельных воздушных приводов ВП впуска
и выпуска воздуха, каждый из которых обслуживается своим возду-
хораспределительным устройством ВР с индивидуальным приводом
(например, электромагнитным ЭМ). Режим работы названных уст-
ройств задается системой управления СУ на основании данных об
уровне воды в отсадочном zp и воздушном z„ отделениях и скорости
движения отсадочной постели. Уровень воды контролируется дат-
174
Рис. 87. Клапанный пульсатор
с электропневматическим упра-
влением
чинами Двх и Дв2, скорость движения постели — датчиком Дп. Сиг-
налы датчиков Дв2 и Дп суммируются в блоке контроля скорости
БКС.
Исследованиями [104] показано, что условиям работы отсадоч-
ной машины в автоколебательном режиме в наибольшей степени от-
вечают клапанные пульсаторы, име-
ющие отдельные исполнительные
органы для впуска и выпуска воз-
духа с автономными приводами,
которые допускают автоматическое
управление по данным контроля
состояния отсадочной постели.
Воздушные пульсато-
ры клапанного типа.
Клапанные пульсаторы еще не по-
лучили широкого применения в пра-
ктике обогащения полезных иско-
паемых. В отечественной практике
применялись опытные клапанные
пульсаторы конструкций ХПИ и
УкрПИИуглеобогащения. УкрНИИ-
углеобогащением и Гипромашугле-
обогащением разработаны и осваиваются на ряде обогатитель-
ных фабрик Донбасса клапанные пульсаторы для отсадочных машин
типов ОМ и ОМА. Пульсатор (рис. 87) состоит из двух систем кла-
панов, смонтированных в общем корпусе 1. Впускные клапаны 2
периодически открывают каналы для поступления сжатого воздуха
из ресивера в отсадочную машину, выпускпые клапаны 3 при вы-
пуске воздуха из машины соединяют ее воздушные камеры с атмо-
сферой. Для закрытия пушной пары клапанов воздействуют сжатым
воздухом на диафрагму 4 или 5. В это время вторая пара клапанов
открывается под действием возвратной пружины 6 при одновре-
менном выпуске сжатого воздуха из наддиафрагмового пространства.
Ход клапанов регулируют установочными винтами 7.
Режим впуска и выпуска воздуха для каждой секции отсадочной
машины, обслуживаемой отдельным клапанным пульсатором, за-
дает автоматическая система управления. Ее исполнительными ме-
ханизмами являются электропневматические золотники (рис. 88),
каждый из которых обеспечивает заданный режим подачи и выпуска
сжатого воздуха для срабатывания соответствующей пары клапанов.
Такая система обладает широкими возможностями управления
колебательным режимом отсадочной машины.
Некоторые конструкции зарубежных воз-
душных пульсаторов. Рассмотренные выше типы пульса-
торов в основном охватывают все отечественные и зарубежные кон-
струкции. При этом конструкции большинства пульсаторов подобны
или аналогичны конструкциям пульсаторов, выпускаемых в различ-
ных странах. Так, вертикальные пульсаторы поступательного
175
действия, выпускаемые в нашей стране и за рубежом, не имеют суще-
ственных различий в устройстве. Определенное своеобразие присуще
лишь конструкции пульсатора «Мак-Нелли-Питтсбург-Нортон» с
нижним расположением эксцентрикового привода. Такое исполнение
улучшает условия взаимной компоновки пульсаторов и ресиверов,
Рис. 88. Схема электропнсвматпческого воздухораспределителя (золотника)
к клапанному пульсатору
Рис. 89. Пульсатор фирмы «Мак-Нелли-Питгсбург»:
1 — корпус; 2 — выпускной цилиндр; .3 — регулировочные болты; 4 — канал к воздушной
камере машины; 5 — шток; 6 •— фланец-полумуфта; 7 — впускной цилиндр
уменьшает громоздкость конструкции, по затрудняет доступ к при-
воду и его обслуживание.
В США применяют пульсаторы поступательного действия с гори-
зонтальным расположением цилиндров конструкции «Мак-Нелли-
Питтсбург» (рис. 89). Пульсатор снабжен двойным поршнем, кото-
рый совершает возвратно-поступательные движения в горизонталь-
ном направлении. При этом один цилиндр периодически открывает
и закрывает впускные кольцевые окна между ресивером и воздушной
камерой отсадочной машины, а второй в противотакте закрывает
и открывает окна для выпуска отработанного воздуха из машипы
в атмосферу.
Воздушный цикл регулируется перемещением каждого цилиндра
в осевом направлении с помощью установочных болтов.
Обычно в отсадочных машинах, выпускаемых фирмой «Мак-
Нелли-Питтсбург», пульсаторы описываемого типа соединяют между
собой последовательно жестким сочленением штоков и приводят
в движение от одного кривошипно-шатунного привода. Иногда при-
меняют раздельный привод для каждой ступени отсадочной машины.
Из пульсаторов роторного типа, применяемых в зарубежной прак-
тике, следует подробнее рассмотреть лишь некоторые конструкции,
имеющие характерные отличия от рассмотренных выше отечествен-
ных пульсаторов.
176
Пульсатор фирмы «Клекнер-Гумбольт-Дейтц» (ФРГ) по конструк-
ции корпуса и ротора напоминает рассмотренный выше пульсатор
ПВ-3. Корпус снабжен совмещенным впускным — выпускным кана-
лом, раструбом для подачи сжатого воздуха и выхлопными окнами.
Ротор разделен наклонной перегородкой на две открытые с торцов
части с впускным и выпускным окнами.
Рис. 90. Пульсатор фирмы «Ведаг»:
1 — ротор; 2 — выпускное окно ротора; 3 — корпус; 4, 5 — механизм перемещения цилин-
дров; 6 — впускной патрубок сжатого воздуха, 7 — регулировочный цилиндр впуска 8 —
впускное окно ротора; 9 — впускное окно регулировочного цилиндра, 10 — регулировоч-
ный цилиндр выпуска; 11 — выпускное окно цилиндра
Регулировка режима осуществляется с помощью поворотного
цилиндра, положение которого изменяют специальным винтовым
устройством.
Пульсатор фирмы «Ведаг» (ФРГ) по устройству ротора (рис. 90)
также подобен пульсатору ПБ-3. Однако в отличие от последнего
корпус имеет раздельные впускной и выпускной каналы на входе
в воздушную камеру отсадочной машины. Впускной раструб сжатого
воздуха подведен к корпусу сбоку, выхлоп осуществляется с противо-
положной стороны через открытый торец. Воздушный цикл регули-
руют поворотом регулировочного цилиндра с помощью пары зубча-
тых колес. Во всем диапазоне регулирования воздушный цикл имеет
значительную паузу между впуском и выпуском воздуха (рис. 78).
Пульсатор фирмы «Вено-Пик» (Франция) представляет собой ори-
гинальную и несложную конструкцию (рис. 91). Корпус 1 имеет
впускной патрубо!? 2 и совмещенный впускной — выпускной канал 4.
Внутри корпуса на двух полуосях 6 вращается цилиндрический ро-
тор 3, разделенный на центральный впускной отсек 5 и два выпуск-
ных отсека 8, открытые с торцов и имеющие на цилиндрической по-
верхности прямоугольные окна. При совмещении последних с кана-
лом 4 отработанный воздух из машины выпускается в атмосферу
через секторные окна в торцовой крышке 7 с регулирующими за-
слонками 9.
12 Заказ 375
177
Количество впускаемого сжатого воздуха также регулируется
дроссельной заслонкой, расположенной на магистрали между ре-
сивером и пульсатором.
В развитии конструкций воздушных пульсаторов в зарубежных
странах обнаруживается, как и для условий нашей практики,
А~А
А ----
А
Рис. 91. Пульсатор фирмы «Вено-Пик»
тенденция перехода к применению пульсаторов клапанного типа с це-
лью автоматического управления воздушным режимом.
Клапанными пульсаторами оснащены, например, современные
отсадочные машины фирмы «Боко» (Голландия) и «Ведаг» (ФРГ)
в новых модификациях. Однако и в более ранних конструкциях ма-
шин делались попытки управлять режимом пульсаций в зависи-
мости от состояния отсадочной постели. Это достигалось, как пра-
вило, использованием поплавковых датчиков уровня постели, кото-
рые помимо своей основной функции управления разгрузкой тяже-
лых продуктов приводили в действие регулирующие устройства
воздушной системы через сложные кинематические звенья. Так,
в отсадочных машинах крупного зерна фирмы «Шюхтерман — Кре-
мер-Баум» (ФРГ) осуществлялась дополнительная подача сжатого
воздуха в пульсаторы поступательного действия при увеличении
толщины постели. В машинах мелкого зерна той же фирмы поплавко-
вый датчик уровня постели через систему рычагов не только при-
водил в действие дроссельные заслонки, регулирующие расход сжа-
того воздуха, но и бесступенчато регулировал частоту пульсаций,
изменяя частоту вращения маслогидравлического привода.
В отсадочных машинах фирмы «Гумбольдт» (ФРГ) было приме-
нено автоматическое регулирование давления сжатого воздуха, по-
ступающего па пульсаторы, в зависимости от положения поплавко-
вого датчика уровня постели.
178
К числу машин с автоматическим управлением режимом пульса-
ций относятся также отсадочные машины фирмы «Пик» (Франция)
для обогащения мелких классов угля. В зависимости от уровня
и уплотненности постели, контролируемой поплавковым датчиком,
специальный маслогидравлический клапан увеличивает или умень-
шает количество воздуха, выпускаемого из воздушной камеры ма-
шины, и тем самым изменяет интенсивность пульсаций.
4. РАЗГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ТЯЖЕЛЫХ ПРОДУКТОВ ОТСАДКИ
Разгрузка тяжелых продуктов является одним из основных фак-
торов оперативного регулирования процесса разделения при отсадке.
Применяемые на практике многочисленные типы разгрузочных
устройств различаются между собой по конструктивному исполне-
нию, применяемому приводу, устройству системы регулирования.
Поэтому для сравнения известных разгрузочных устройств между
собой необходима определенная система признаков.
Место расположения разгрузочного уст-
ройства в отсадочной машине определяется содержа-
нием тяжелых фракций в обогащаемом материале и условиями их вы-
деления при отсадке. Так, для весьма большого содержания пород-
ных фракций в крупных классах угля применяли (и еще продол-
жают применять) отсадочные машины с разгрузкой породы в начале
первой ступени — противоточная разгрузка. В промпродуктовой
ступени и в большинстве случаев в породной ступени разгрузочные
устройства размещаются в конце ее — прямоточная разгрузка.
Иногда разгрузочное устройство находится в промежутке, что объ-
ясняется максимальной интенсивностью выделения тяжелого про-
дукта именно в промежуточной зоне, например в отсадочных маши-
нах типов ОМК, «Шкода-СБУ» и др. В таких машинах разгрузка
через специальное устройство сочетается с разгрузкой через решето
при использовании искусственной постели, укладываемой на участ-
ках решета от разгрузочной щели до конца ступени.
Разгрузочная щель. Ориентация разгрузочной щели
является важным признаком разгрузочного устройства отсадочной
машины. По современным представлениям, для эффективного разде-
ления материала в отсадочной машине структура расслоенной по-
стели не должна нарушаться в зоне разгрузки.
Разгрузочные устройства с вертикальной шелыо, характерные
для большинства устаревших конструкций отсадочных машин, не
могут в полной мере удовлетворить этому требованию. Тем не менее
вертикальная щель сохранена и в некоторых современных машинах
(«Мак-Нелли», «Пик» и др.).
В новых конструкциях отсадочных машин преимущественно при-
меняются разгрузочные устройства с горизонтальной щелью, обеспе-
чивающие более спокойный характер разгрузки тяжелых про-
дуктов, без завихрений, неизбежно возникающих в верхних слоях
12*
179
отсадочной постели при ее встрече с вертикальным порогом и пере-
текании через него.
Разгрузочный карман. При любом типе разгрузочной
щели процессу разгрузки тяжелых продуктов не должна препятство-
вать пульсация воды, особенно всасывающее действие нисходящего
потока. Э. Гоффман [88] называет такие условия «спокойной раз-
грузкой».
Для изоляции разгрузочной зоны от подрешетного пространства
и аккумулирования тяжелого продукта перед его дозированной вы-
грузкой разгрузочные устройства, преимущественно с горизонталь-
ной щелью, оборудуются разгрузочными карманами. Глубокий кар-
ман обеспечивает более надежную изоляцию даже при неплотном
закрывании его выпускного отверстия. Кроме того, при глубоком кар-
мане сглаживается влияние неравномерности выпуска тяжелого про-
дукта на поведение постели в разгрузочной зоне в моменты измене-
ния интенсивности разгрузки.
Преимущества разгрузочных устройств с неглубоким карманом
заключаются в их компактности и отсутствии условий для залега-
ния материала. Герметизация неглубокого кармана достигается
исключительно за счет исполнительного органа (затвора или разгруз-
чика).
Исполнительный орган разгрузочного устройства
осуществляет дозировку или принудительное удаление разгружае-
мого продукта. В отдельных конструкциях он одновременно обеспе-
чивает герметизацию разгрузочного кармана. Иногда выполнение
этих функций совмещает один элемент (затвор), а иногда они разгра-
ничены между дозирующим или регулирующим устройством (шибе-
ром, затвором) и выгрузочным элементом (разгрузчиком).
Разгрузочные устройства с вертикальной щелью оснащаются
исполнительными органами в виде плоского или секторного шибера,
качающегося лотка (рис. 92, а, б, в, г). В устройствах с горизонталь-
ной разгрузочной щелью и аккумулирующим карманом применяются
лотковые, секторные и роторные затворы (рис. 92, д, е, ж), осуще-
ствляющие полное или неполное закрывание выпускного отверстия.
Возможно также сочетание в одном разгрузочном устройстве не-
скольких исполнительных элементов, например шибера для регули-
рования сечения разгрузочной щели и ротора для выгрузки про-
дукта из кармана.
Дозирующие (регулирующие) исполнительные органы обычно
работают в периодическом режиме — при отклонении высоты слоя
разгружаемого продукта от заданных пределов, если управление
разгрузкой автоматизировано. В старых конструкциях машин поло-
жение дозирующего органа (шибера) мойщик изменял вручную,
контролируя уровень постели щупом.
Иногда дозирующие шиберы выполняют вспомогательную роль
при автоматически управляемом основном разгрузочном органе.
В таком случае их устанавливают в оптимальном положении вруч-
ную в процессе пускорегулировочных и наладочных работ.
Выгрузочные элементы (сектор, лоток, ротор и др.), как правило,
работают в непрерывном или повторно-кратковременном режиме,
обычно с автоматическим управлением интенсивности разгрузки
тяжелого продукта. Такие устройства обычно совмещают и функции
герметизации, если их устанавливают под разгрузочным карманом.
Рис. 92. Исполнительные органы разгрузочных устройств:
а — плоский шибер; б — секторный шибер; [в — качающийся участок решета;
г — качающийся лоток; & — лотковый затвор; е — секторный затвор; ж — ротор-
ный затвор
Известны также разгрузочные устройства с герметизацией глубокого-
кармана фартуками или завесами. Регулирование разгрузки при
этом производится только до поступления тяжелого продукта в кар-
ман.
Привод исполнительных органов. Для испол-
нительных органов периодического действия преимущественно при-
меняют пневматический привод благодаря простоте его блокировки
с системой автоматического управления и возможности использо-
вать сжатый воздух из общей системы воздухоснабжения отсадочных
машин.
Несколько меньшее распространение получили гидравлические,
электрогидравлические и пневмогидравлические приводы к испол-
нительным органам периодического действия. Такие приводы дают
широкие возможности регулирования, но требуют самостоятельной
системы энергопитания, уступая в этом отношении пневматическому
приводу.
В связи с широким распространением роторных разгрузчиков
для удаления тяжелых продуктов из разгрузочных карманов полу-
чил массовое применение электрический привод, который имеет
существенные преимущества перед другими типами приводов по воз-
можностям автоматизации разгрузки, особенно если она осущест-
вляется в непрерывном режиме.
Ручной привод исполнительных органов разгрузочных устройств
в настоящее время уже не имеет самостоятельного применения.
181
Таблица 29
Основные типы разгрузочных устройств
Отсадочная машина Конструктивные признаки Примечание
Щель Карман Исполнитель- ный орган Привод
БОМ-К Вертикаль- ная — Качающий- ся лоток Электро- гидравли- ческий
БОМ-М То же Глубо- кий Ротор Электри- ческий Вспомога- тельное шиберное устройство
БОМ-К (модер- низация ДГИ) Горизон- тальная Мелкий Лотковый затвор Пневмати- ческий
БОМ-М (модер- низация ДГИ) То же Глубо- кий Секторный затвор То же
БОМ-М (модер- низация ЮГШ) Вертикаль- ная Мелкий Ротор Электри- ческий Вспомога- тельное шиберное устройство
«Гин рококо» То же — Секторный шибер Пневмати- ческий
«Гипрококс» (модерниза- ция) Горизон- тальная Глубо- кий Ротор Электри- ческий
ОМК То же Мелким Секторный затвор Пневмати- ческий
ОМШ Вертикаль- ная — То же То же
ОМ Горизон- тальная Глубо- кий Ротор Электри- ческий С колосни- ковыми завесами и без них
ОМА То же То же Секторный затвор Пневмати- ческий Неполно закрыва- ющийся
МОБ-2 Вертикаль- ная — Качающий- ся участок решета То же Для обога щення руд
ОПМ То же Глубо- кий Плоский шибер — Само вырав- нивающее устройство
БОМ-М (кон- Горизон- Мелкий Секторный Пневмати- Комбипи-
струкцпя Су- ходольской ЦОФ) тальпая шибер ческий рованная - схема с разгруз- кой через постель
«Ведаг» (круп- ного зерна) Вертикаль- ная — Качающий- ся участок Электро- гидравли- ческий
«Ведаг» (мелко- го зерна) Горизон- тальная Мелкий Секторный затвор То же
«Ведаг» (сдвоен- ная) То же » Ротор Электри- ческий
182
Продолжение табл. 29"
Отсадочная машина Конструктивные признаки Примечание-
Щель Карман Исполнитель- ный орган Привод
«Гумбольдт» Вертикаль- ная — Плоский шибер Электро- гидравли- ческий
«ПИК» (крупно- го зерна) То же — Секторный шибер Пневмо- гидравли- ческий Вспомога- тельный плоский шибер Разгрузка через решето
«ПИК» (мелкого зерна) — — — То же
«Шкода-СБ» «Шкода-СБУ» «Тема-250» ОБМ Вертикаль- ная Горизон- тальная То же Вертикаль- ная Глубо- кий Мелкий Мелкий Ротор Качающий- ся лоток • То же Ротор Электри- ческий (серво- мотор) Электро- гидравли- ческий То же Электри- ческий Вспомога- тельный плоский шибер
СКВ То же Качающий- ся участок Гравита- ционныи Вспомога- тельный шибер с пневмо- приводом
«Мак-Нелли» » Секторный шибер Пневмати- ческий Вспомога- тельный плоский шибер
В ряде случаев он используется как вспомогательный элемент для
периодической подстройки шиберов, не регулируемых в процессе
работы отсадочной машины.
Рассмотренные выше элементы разгрузочных устройств приме-
няются в конкретных конструкциях отсадочных машин в самом раз-
личном сочетании (табл. 29). Этим обусловлена многочисленность их
типов.
Систематизированное рассмотрение разгрузочных устройств тре-
бует их классификации по минимально возможному числу суще-
ственных, устойчивых признаков. В качестве таковых можно при-
нять: положение разгрузочной щели, наличие и тип аккумулиру-
ющего кармана, тип исполнительного органа. Вид привода, режим
его работы и применяемая система автоматизации являются менее
устойчивыми признаками, которые используются в сочетании с раз-
личными типами разгрузочных устройств, поэтому их можно здесь
18i
не рассматривать. Таким образом, классификация сводится к ми-
нимальному числу типов (рис. 93).
Разгрузочные устройства с вертикаль-
ной щелью. Вертикальная разгрузочная щель, регулируемая
плоским шибером, присуща наиболее ранним конструкциям поршневых
Рис. 93. Классификация устройств для разгрузки тяжелых продуктов отсадки
и воздушно-пульсационных отсадочных машин. Такими устрой-
ствами были снабжены, в частности, отсадочные машины типов БОМ
и «Гипрококс».
Машины типа БОМ с вертикальной разгрузочной щелью снабжа-
лись рабочим органом в виде качающегося лотка, приводимого
в движение от электрогидравлического привода. Последующие мо-
дификации этих машин, применяемые для обогащения углей, мелких
классов, оснащались роторными разгрузчиками. Вертикальный
плоский шибер сохранился в них только для ручного подрегулирова-
ния ширины разгрузочной щели.
В машинах «Гипрококс» разгрузочное устройство с вертикальной
щелью оснащалось секторным шибером с пневматическим приводом.
В процессе массовой модернизации машин этих типов, как пра-
вило, были подвергнуты существенной реконструкции разгрузоч-
ные устройства (устранена вертикальная щель). Только в машинах
184
типа БОМ для обогащения мелких углей, модернизированных по
проекту Южгипрошахта, сохранилась вертикальная щель в сочета-
нии с роторным разгрузчиком при неглубоком кармане (рис. 94).
Роторный разгрузчик вращается с постоянной скоростью при нор-
мальной толщине слоя разгружаемого продукта. При уменьшении
толщины слоя постели поплав-
ковый датчик, опускаясь, воз-
действует пусковым роликом
на магнитно-индукционный дат-
чик, который отключает двига-
тель разгрузчика до восстано-
вления заданной высоты слоя
тяжелого продукта. Число вра-
щения роторного разгрузчика
можно ступенчато регулировать
с помощью коробки скоростей.
Для предохранения ротора от
заклинивания крупными куска-
ми разгружаемого продукта
передняя стенка разгрузочного
кармана выполнена в виде
набора свободно подвешенных
колосниковых завес («клави-
шей»), которые являются не-
обходимым элементом боль-
шинства типов роторных раз-
грузочных устройств.
Плоский шибер в разгру-
зочном устройстве Южгипро-
шахта является вспомогатель-
Рис. 94. Разгрузочное устройство Юж-
гипрошахта для модернизированных
отсадочных машин типа БОМ
ныы элементом регулирования
сечения вертикальной щели и используется периодически. Подоб-
ную конструкцию имеет также разгрузочное устройство отсадочной
машины типа ОБМ (ПНР) для мелких углей.
Основные конструктивные признаки устройства с вертикальной
щелью сохранило разгрузочное устройство машины типа ОПМ для
обогащения железных руд (рис. 95), которое впервые было приме-
нено для модернизации отсадочных машин типа БОМ [46]. Устрой-
ство не имеет движущихся исполнительных органов, так как прин-
цип его действия основывается на самовыравнивании сопротивлений
постели.
Контрольный участок решета с постоянной высотой слоя постели
на нем находится под разгрузочным порогом. При увеличении сопро-
тивления постели на рабочей площади решета (вне порога) кон-
трольный участок подвергается пульсациям повышенной интенсив-
ности. Это вызывает увеличение притока тяжелого продукта из рабо-
чей зоны в контрольную и удаление его («перелив») в разгрузочный:
карман, изолированный в нижней части эластичными фартуками.
185.
Оптимальный уровень слоя постели на контрольном участке ре-
шета подбирается при регулировке процесса перемещения вертикаль-
ных плоских шиберов на разгрузочной щели и в конце контрольного
участка.
Оперативное регулирование осуществляется изменением сопро-
тивления (дросселированием) воздушной подушки, находящейся
Рис. 95. Разгрузочное устройство с вертикаль-
ной щелью отсадочной машины ОПМ:
1 — решето; 2— порог; 3,— выравнивающая камера;
4 — дроссельная заслонка; 5 — разгрузочный кар-
ман; е — регулировочные шиберы
Рис. 96. Разгрузочное устройство отсадочной
машины МОБ-2 (Механобрчермет)
воздух
воздух
над зеркалом воды в зоне разгрузки в специальных воздушных
камерах, которые выведены над сливным порогом. Для нормальной
работы устройства площадь воздушных камер должна составлять
около половины площади сливного порога. Связанное с этим умень-
шение ширины сливного потока и перемешивание материала при про-
хождении между воздушными камерами является одним из недостат-
ков данного разгрузочного устройства, особенно при его установке
на разгрузке промежуточных продуктов в многоступенчатых отса-
дочных машинах.
Разгрузочное устройство отсадочной машины МОБ-2 для обога-
щения руд черных металлов (рис. 96) представляет собой оригиналь-
ную конструкцию, которая условно может быть отнесена к типу
устройств с вертикальной щелью. В этом устройстве отсутствует тра-
диционный неподвижный сливной порог, вызывающий перемешива-
ние расслоившегося материала. Вертикальная щель регулируемого
сечения образуется между неподвижным отсадочным решетом 1 пре-
дыдущей ступени и качающимся перфорированным порогом 2 над
разгрузочным глубоким карманом 3. Положение разгрузочного
порога изменяется автоматически в зависимости от положения по-
плавкового датчика 4, контролирующего уровень тяжелой постели.
Шток поплавка в заданных крайних положениях производит пере-
ключение клапанов 5 пневматического привода 6, который подни-
мает или опускает свободную сторону порога 2, увеличивая или
уменьшая интенсивность разгрузки тяжелого продукта.
Недостатками разгрузочного устройства МОБ-2 являются: жест-
кий характер регулирования и отсутствие обратной связи, что на
Рис. 97. Разгрузочное устройство отсадочной машины Гумбольдта:
1 иолллгои; 2 — контргрузы; 3—7 — рычаги; 8 — маслораспределитсль; S — маглопри-
вод; 10 — шибер
допускает плавного изменения количества разгружаемого продукта;
встречное перемещение порога по отношению к потоку материала
при закрывании разгрузочной щели, что может приводить к за-
клиниванию.
В зарубежной практике обогащения углей чаще встречаются со-
временные отсадочные машины, оснащенные разгрузочными устрой-
ствами с вертикальной щелью в пх типичном исполнении. Примером
может служить разгрузочное устройство отсадочной машины фирмы
«Гумбольдт» (рис. 97). Вертикальная щель для разгрузки тяжелых
продуктов находится под сливным порогом и оборудуется плоским
шибером, регулирующим высоту свободного выпускного отверстия.
В систему7 управления положением шибера входят: поплавковый
датчик уровня, система рычагов с контргрузами для регулирования
эквивалентного веса (массы) поплавка, золотниковое устройство для
переключения пневмопривода и рабочий пневмопривод. Золотниковое
187
устройство срабатывает в заданных крайних положениях, соот-
ветствующих минимальному и максимальному уровням контролиру-
емого слоя постели, приводя в действие пневмопривод, который под-
нимает или опускает шибер. Исходное положение шибера подби-
рается в процессе регулировки изменением длины тяг с винтовыми
стяжками.
Как отмечалось выше,
в некоторых случаях пнев-
матический привод разгру-
зочного устройства машины
«Гумбольдт» через дополни-
тельную рычажную систему
приводит в действие регуля-
тор давления сжатого воз-
духа, вызывая изменение
режима пульсаций при зна-
чительных изменениях тол-
щины породной постели на
отсадочном решете.
Разгрузочное устройство
фирмы «Ведаг» для отсадоч-
ных машин крупного зерна
(рис. 98) также имеет верти-
кальную щель под сливным
порогом для разгрузки тяже-
лых продуктов. В качестве
исполнительного органа ис-
пользуется качающийся уча-
сток решета. При накопле-
нии на решете избыточного
количества тяжелого про-
дукта свободный конец ка-
чающегося решета опускает-
ся, с увеличением высоты
разгрузочной щели и угла
наклона решета растет ин-
тенсивность разгрузки. Ис-
полнительный орган нахо-
дится в нижнем положении
до тех пор, пока поплавковый датчик не покажет предельное
уменьшение толщины постели. Тогда системой контактов приво-
дятся в действие электромагниты маслораспределительного устрой-
ства, качающийся участок решета возвращается гидроприводом в вер-
хнее положение. Привод снабжен рычагом обратной связи, который
отключает контакты после заданного перемещения качающегося
участка решета.
Разгрузочное устройство «Ведаг» при относительной конструктив-
ной простоте и эксплуатационных достоинствах имеет недостаток,
Рпс. 98. Разгрузочное устройство фирмы
«Ведаг» для отсадочной машины крупного
зерна:
1,4— маслораспределительное устройство; 2—
е лсктромагнит; 3 — контактное устройство;
5 — шток; 6 — рычаг обратной связи; 7,8 —
рычаги; 9 — тяга качающегося решета; 10 —
маслопривод; 11 — поплавок; 12 — качающееся
решето; 13 — масляный насос
188
Рис. 99. Разгрузочное устройство фир-
мы «Мак-Неллп-Ппттсбург»:
1 — решето; 2 — порог; 3 — секторный кран;
4 — плоский шибер; 5 — поплавковый дат-
чик, G — пневмопривод; 7 — секторный ши-
бер; 8 — разгрузочный карман; 9 — подпо-
рная камера; 10 — вспомогательный шибер;
11 — ресивер
присущий всем устройствам с вертикальной щелью, — нарушение
послойной структуры постели при ее переходе через порог.
Разгрузочное устройство фирмы «Мак-Нелли» (рис. 99) приме-
няется в ряде современных конструкций отсадочных машин, вы-
пускаемых в США, в том числе в одной из наиболее высокопроизво-
дительных машин «Мак Нел
ли-Джайент».
Устройство имеет вертикаль-
ную разгрузочную щель, сече-
ние которой при наладке регу-
лируется плоским шибером с
ручным винтовым приводом.
Интенсивность разгрузки тяже
лого продукта в процессе ра
боты машины регулируется
секторным шибером, который
ограничивает толщину слоя
пР0ДУкта, сходящего с наклон-
ного участка решета в разгру
зочный карман. Шибер приво
дится в движение, когда по
плавковый датчик уровня
постели достигает крайних за
данных положений и переклю-
чает при этом секторное возду-
хораспределительное устройство
поршневого пневмопривода.
В рассматриваемой конструк-
ции сознательно нарушено тре-
бование «спокойной» разгрузки:
разгружаемый материал на на-
клонном участке решета для повышения текучести подвергается
действию пульсирующего потока. Между подрешетной частью
машины и зоной под наклонным участком решета установлен шибер,
который позволяет изменять интенсивность пульсаций, действу-
ющих на слой материала в зоне разгрузки.
Из прочих конструкций разгрузочных устройств с вертикальной
щелью можно выделить две, не повторяющие в той или иной мере
рассмотренные ранее.
Разгрузочное устройство отсадочной машины «Шкода-СБ» с вер-
тикальной разгрузочной щелью имеет отличительную особенность
в виде роторного разгрузчика выпуска тяжелого продукта из
глубокого кармана, изолированного от проточной части отса-
дочной машины. Управление режимом разгрузки осущест-
вляется автоматически при помощи поплавкового датчика, рычаж-
ной системы и сервомотора. Плоский шибер на вертикальной
разгрузочной щели устанавливается в требуемом положении
вручную.
189
Рис. 100. Разгрузочное устройство от
садочной машины типа ОМК:
1 золотниковое устройство, 2 — контргруз;
3 — пневматический цилиндр; 4 — секторный
.затвор; 5 — разгрузочный карман; б — тяга;
7 — поплавковый датчик; 8 — приводной
вал с рычагами; 9 — стяжная муфта; 10 —
тяга обратной связи; 11 — канал подачи сжа-
того воздуха
Отсадочные машины фирмы «Шюхтерман и Кремер-Баум» осна-
щаются разгрузочными устройствами с вертикальной щелью, сече-
ние которой автоматически регулируется плоским шибером. Кроме
этого, над разгрузочным карманом шарнирно закреплен наклонный
участок решета, который периодически отклоняется от исходного
положения под действием мас-
сы находящегося на нем мате-
риала, что изменяет интенсив-
ность разгрузки. Дополнитель-
ным фактором регулирования
служит выпуск воздуха из про-
странства над разгрузочной
камерой через трубы, устано-
вленные на переливном пороге.
Выпускные отверстия труб ре-
гулируются клапанами в зави-
симости от положения поплав-
кового датчика.
Разгрузочные ус-
тройства с горизон-
тальной щелью. В оте-
чественной практике углеобо-
гащения разгрузочные устрой-
ства с горизонтальной щелью
появились в процессе модер-
низации отсадочных машип ти-
пов БОМ и «Гипрококс» для обо-
гащения углей крупных и мел-
ких классов. Модернизация по
проекту Гипрококса предусматривала оснащение машин глубоким
разгрузочным карманом с роторным разгрузчиком. По проекту Дне-
пропетровского горного института в машинах типа БОМ крупного
зерна было применено разгрузочное устройство с неглубоким карма-
ном и лотковым затвором, приводимым в действие пневмоприводом.
В машинах мелкого зерна разгрузочное устройство оборудовалось глу-
боким карманом с секторным затвором, повернутым выпуклой сторо-
ной к выпускной щели и приводимым в движение таким же пневмо-
приводом. Опыт эксплуатации модернизированных отсадочных ма-
шин позволил применить разгрузочные устройства с горизонтальной
щелью в новых конструкциях. Так, для отсадочной машины типа
ОМК было разработано разгрузочное устройство (рис. 100) с неглу-
боким карманом, из которого выгрузка тяжелого продукта дозиро-
валась секторным затвором. Управление режимом разгрузки осуще-
ствлялось автоматически с помощью пневмопривода, который вклю-
чался на открывание и закрывание сектора при заданных крайних
положениях поплавкового датчика уровня. За разгрузочной щелью
был установлен вертикальный порог с шибером, регулируемым при
наладке вручную.
190
Разгрузочные устройства с аналогичной конструкцией кармана
и исполнительного органа встречаются и в зарубежной практике.
Подобными устройствами оснащены отсадочные машины фирмы «Ве-
даг» для обогащения мелких углей.
Разгрузочное устройство отсадочных машин типа ОМА
(рис. 101) предназначено для разгрузки тяжелых продуктов круп-
Рис. 101. Разгрузочное устройство отсадочной машины ОМА-10:
1 — поплавковый датчик; 2 — воздушный золотник; 3 — пневмопривод; 4 - рычаг, 3 —
секторный затвор, в — трос обратной связи
Рис. 102. Разгрузочное устройство отсадочных машин типа ОМ:
1 — решето; 2 — поплавковый датчик; 3 — реостатный датчик; 4 — контргрузы; 5 — ры-
чажная система; 6 — шкала уровня постели; 7 — шток с вилкой, 8 — вспомогательный
шибер; 9 — аккумулирующий карман; 10 — колосниковые завесы; 11 — роторный затвор;
1г — привод ротора
ностью до 250 мм. Предохранение его от заклинивания крупными
кусками обеспечивает исполнительный орган (сектор), который в про-
цессе работы не перекрывает выпускную щель. Разгружаемый ма-
териал, заполняя глубокий карман, ложится на сектор под углом
естественного откоса. Избыток материала непрерывно «стекает»
с него в постоянном количестве. Для повышения текучести разгру-
жаемого материала сектор выполнен из перфорированного листа.
При увеличении толщины слоя тяжелого продукта на отсадочном
решете поплавковый датчик, поднимаясь, поворачивает воздухо-
распределительный золотник в положение, при котором пневмопривод
Г.и
поворачивает сектор и увеличивает скорость выгрузки мате-
риала из кармана. При понижении толщины контролируемого слоя
пневмопривод срабатывает в обратном направленпи, замедляя или
полностью прекращая разгрузку. Пневмопривод связан с золотни-
ком обратной связью, обеспечивающей стабилизацию исполнитель-
Рис. 103. Бесколосниковая конструк
цпя разгрузочного устройства для ма-
шин ОМ:
ного органа в каждом новом
положении. Р азгрузочное ус-
тройство отсадочной машины
типа ОМА снабжено вертикаль-
ным плоским шибером, уста-
новленным перед следующей
ступенью машины и регулируе-
мым вручную в процессе пус-
коналадочных работ.
Разгрузочное устройство
отсадочных машин типа ОМ.
Серийно выпускаемые отсадоч-
ные машины параметрического
ряда ОМ, применяемые для
обогащения углей мелких клас-
сов, оснащены унифицирован-
ным разгрузочным устройством
(рис. 102) с горизонтальной
щелью и глубоким аккумулиру-
ющим карманом. Выгрузка
тяжелого продукта осуще-
ствляется в автоматическом ре-
жиме (схемы автоматизации
будут рассмотрены отдельно)
с помощью роторного разгруз-
чика с регулируемой частотой •
вращения.
Дополнительное регулпро
вапие режима разгрузки про
1 — решето; 2 — вертикальный шибер; 3 —
аккумулирующий карман; 4 — электродвига-
тель; 5 — редуктор; 6 — винтовое устройство
для перемещения шибера; 7 — роторный за-
твор; 8 — регулировочный шибер
изводится вручную, установкой
в требуемом положении верти-
кального шибера между раз-
грузочной щелью и началом
следующей ступени машины.
К дополнительному регулированию прибегают периодически, в про-
цессе наладочных работ Для предохранения разгрузчика от закли-
нивания случайными негабаритными предметами передняя стенка
аккумулирующего кармана заканчивается шарнирно подвешенными
колосниковыми завесами, которые могут отклоняться и освобождать
ротор от заклинивающего предмета.
Практика эксплуатации отсадочных машин типа ОМ показала,
что завесы также могут заклиниваться и не возвращаться
в исходное положение после разгрузки ( негабаритных кусков,
192
вызывая серьезное нарушение режима разгрузки тяжелых про-
дуктов.
Поэтому новая конструкция разгрузочного устройства (рис. 103)
не имеет колосниковых завес. Предохранение ротора от заклинива-
ния обеспечивается наличием свободной щели, через которую раз-
гружаемый продукт под углом естественного откоса ложится на ло-
пасти разгрузчика.
Интенсивность разгрузки, как и в предыдущем случае, авто-
матически регулируется изменением частоты вращения ротора. До-
полнительная ручная регулировка заключается в изменении поло-
жения вертикального шибера, которым ограничивается свободное
сечение выпускной щели и, следовательно, количество материала,
выгружаемого за один оборот ротора.
В описанной конструкции сохраняется также ручной шибер,
установленный в конце горизонтальной разгрузочной щели.
Разгрузочные устройства с горизонтальной щелью, применяемые
в зарубежной практике, в большинстве случаев повторяют основ-
ные конструктивные признаки рассмотренных выше отечественных
устройств. Из оригинальных конструкций, применяемых в отса-
дочных машинах других стран, заслуживают внимания два раз-
грузочных устройства.
Машины «Тема-250» (ПНР) оснащаются устройствами с горизон-
тальной щелью без аккумулирующего кармана. Исполнительным ор-
ганом служит плоский качающийся шибер, периодически пере-
крывающий разгрузочную щель в соответствии с заданиями системы
авторегулирования с гидравлическим приводом. В отсадочной ма-
шине «Шкода — СБУ» (ЧССР) плоский качающийся шибер устанавли-
вается на выпуске из неглубокого аккумулирующего кармана с го-
ризонтальной разгрузочной щелью.
разгрузка тяжелых продуктов через ре-
шето и схемы автоматического регулирова-
ния. Большинство рассмотренных устройств, предназначенных
для разгрузки тяжелых продуктов прп отсадке руд и углей мел-
ких классов, могут применяться в сочетании с разгрузкой через от-
садочное решето с искусственной постелью или без нее.
Работа разгрузочного устройства при комбинированном способе
разгрузки не требует каких-либо изменений в его конструкции.
Только в отдельных случаях она имеет особенности в устройстве
системы автоматического регулирования, как, например, в авторегу-
ляторе АРМИИ (автоматический регулятор разгрузки тяжелых про-
дуктов через механическое устройство и искусственную постель),
который применен в реконструированных отсадочных машинах с от-
садочным решетом площадью 25 м2 на ЦОФ «Суходольская» [92].
Авторегулятор (рис. 104) имеет два пневматических мембранных
сервопривода для раздельного управления разгрузкой через механи-
ческое устройство (горизонтальная щель, неглубокий карман и сек-
торный затвор) и через слой искусственной постели, укладываемой
на второй половине промпродуктовой ступени.
13 заказ 37 5
193
Поплавковый датчик, контролирующий уровень тяжелого слоя,
при своем перемещении вверх поворачивает воздухораспределитель-
ный золотник в положение, при котором пневмопривод разгрузоч-
ного устройства открывает секторный затвор и одновременно вклю-
чает золотник второго пневмопривода. Последний через рычажную
Рис. 104. Схема авторегулятора АРМИИ:
1 — поплавковый датчик; 2 — золотник системы
разгрузки через искусственную постель; 3 — рычаг
обратной связи; 4 — кран выпуска сжатого
воздуха в атмосферу; 5 — пневмопривод крана;
е рычаг; 7 — пневмопривод затвора; 8 — тяга
обратной связи; S — золотниковое устройство;
10 — тяга; 11 — секторный затвор
систему приводит в движе-
ние конический кран, умень-
шая выпуск воздуха в атмо-
сферу и, таким образом,
повышая интенсивность пуль-
саций в отсеках с искус-
ственной постелью.
Опускание поплавка по
мере уменьшения толщины
слоя тяжелого продукта вы-
зывает обратное срабатыва-
ние пневмоприводов для за-
крывания секторного затво-
ра и ослабления пульсаций
в зоне разгрузки через ис-
кусственную постель.
В отсадочных машинах
типа ОМ применяется систе-
ма автоматического регули-
рования АРУ, которая яв-
ляется универсальной в том
смысле, что ее можно применять с заменой исполнительного привода
для разгрузки продукта через механическое устройство и через ис-
кусственную постель. Авторегулятор может работать в автоматиче-
ском или дистанционном режиме, обеспечивая точность поддержания
уровня ±10 мм при производительности разгрузчика до 90 т/ч по
породе пли 75 т/ч по промпродукту. Схема АРУ показана па рис. 105.
Поплавковый датчик контролирует уровень постели заданной плот-
ности, совершая вертикальные перемещения, преобразуемые потен-
циометрическим задатчиком I в электрические сигналы. Задатчик
совмещен с измерительным прибором. Масса поплавка подбирается
перемещением контргрузов на рычаге, которому движение поплавка
передается через вилку. Это позволяет регистрировать только откло-
нения, связанные с изменением уровня постели, и не учитывать нор-
мальные колебательные движения среды и обогащаемого материала.
Электрические сигналы задатчика передаются электронному регу-
лирующему устройству 2, в котором они усиливаются и преобразуются
в управляющий сигнал в соответствии с принятым законом регули-
рования (в последних конструкциях принят пропорционально-инте-
грально-дпфферепцпальный закон). Управляющий сигнал преобра-
зуется в непосредственную команду приводному устройству регуля-
торам скорости, состоящим из исполнительного механизма 3, рео-
стата — задатчика скорости 4 и реостата обратной связи 5. Кроме
191
того. регулятор скорости снабжен двумя концевыми выключателями,
один из которых ограничивает угол поворота ротора от 5 до 120°,
другой отключает привод при снижении частоты вращения до ме-
нее 150 об/мин.
Приводное устройство представляет собою универсальный при-
вод с магнитным усилителем типа ПМУ с плавным регулированием
Рис. 105. Схема авторегулятора отсадочных машин типа ОМ
скорости, который комплектуется рубильником 6’, магнитным пуска-
телем 7, блоком питания 8 и электродвигателем постоянного тока 10.
Последний передает вращение ротору разгрузчика через редуктор 11,
обеспечивающий вместе с ценной передачей снижение частоты враще-
ния с 150 (15U0) до 1 (96) об/мин. Устройство включения АРУ и ин-
дикаторы его работы сосредоточены на пульте управления 9.
При разгрузке тяжелых продуктов отсадки через искусственную
постель устройство АРУ укомплектовывается вместо потенциометри-
ческого датчика сельсином-задатчиком. Перемещения рычага по-
плавкового устройства передаются через зубчатую пару ротору
сельсина, преобразуются в электрический сигнал и далее поступают
на привод воздушной задвижки, которая дозирует количество по-
даваемого в машину сжатого воздуха, увеличивая или уменьшая
интенсивность пульсаций. При крайних положениях задвижки ее
электропривод отключается концевыми выключателями, в блоке
13* 195
Рис. 106. Блок-схема авторегулято-
ра РСБ:
1 — поплавковый датчик; 2 — преобразо-
вательный блок; 3 — фильтрующий блок;
4 — источник напряжения; 6 — узел
сравнения; 6 — задатчик высоты постели;
7 регулирующее устройство; 8 — при-
вод; 9 — исполнительный механизм; 10 —
разгрузчик
<с которыми смонтирован реостат обратной связи, используемый од-
новременно как датчик указателя положения задвижки.
Для управления роторными разгрузчиками отсадочных машин
типа ОМ разработан статический бесконтактный регулятор РСБ
(УкрНИИуглеобогащение), блок-схема которого приведена на
рис. 106. Вертикальные перемеще-
ния поплавка, вызываемые изме-
нением толщины контролируемого
слоя постели, преобразуются в про-
порциональные электрические сиг-
налы сельсином, который соединен
с поплавком гибкой кинемати-
ческой связью. Сигналы, полу-
чаемые в блоке преобразования,
в фильтрующем блоке освобо-
ждаются от переменной составля-
ющей (колебания постели) и пере-
даются в блок сравнения. Вели-
чина разбаланса между текущим
сигналом и сигналом задатчика
уровня обусловливает требуемую
частоту вращения ротора разгруз-
чика, которая зацается регули-
рующим устройством электропри-
воду ПМУ и исполнительному
механизму. Регулятор РСБ более прост по устройству и точен
в работе по сравнению с регулятором АРУ. Для регулирования
разгрузки через искусственную постель регулятор РСБ не приме-
нялся, хотя для этого пет каких-либо ограничивающих обстоя-
тельств.
Рассмотренные системы автоматического управления разгруз-
кой с применением пневмопривода (по типу ОМА) и электропривода
(по типу ОМ) имеют преимущественное распространение в совре-
менной отечественной практике отсадки.
Из систем автоматического регулирования разгрузки, применяе-
мых в зарубежной практике, заслуживает детального рассмотрения
устройство в отсадочных машинах фирмы «Вепо-Пик» (Франция)
для автоматизированной разгрузки тяжелых продуктов через искус-
ственную постель (рис. 107).
Высота слоя тяжелого продукта контролируется поплавковым
датчиком. При его накоплении поплавок достигает верхнего задан-
ного положения и через рычажную систему переключает распредели-
тельный кран масляного привода в положение, при котором закры-
вается клапан выпуска воздуха из воздушной камеры отсадочной
машины в атмосферу. Интенсивность пульсаций и разрыхление по-
стели повышаются, скорость разгрузки тяжелого продукта под ре-
шето повышается. «
При крайнем нижнем положении поплавка маслопривод переклю-
196
чается на открывание воздушного клапана, и разгрузка тяжелого
продукта через постель замедляется.
Устройство надежно в работе и обеспечивает высокую точность
регулирования процесса, о чем свидетельствуют показатели техно-
логической эффективности. Аналогичные элементы применяет фирма
«Вено-Пик» в системах регули
рования отсадочных машин
крупного зерна, где маслопри-
вод рассмотренной конструкции
управляет положением сектор-
ного шибера с целью измене-
ния интенсивности разгрузки
тяжелого продукта через верти-
кальную щель.
Поплавковые датчики. Уро-
вень постели в отсадочных ма
шинах обычно контролируют
при помощи поплавковых дат-
чиков, которые, несмотря па
присущую им инерционность
и наличие вредных сопротивле-
ний в узлах сопряжения с дру-
гими элементами, распростра-
нены в практике наиболее ши-
роко.
Изотопные датчики имеют
целый ряд преимуществ. Они
обеспечивают высокую точность
контроля уровня постели и дают
прямой выход электрического
Рис. 107. Автоматический регулятор
фирмы «Вено-Пик» для разгрузки тяже-
лых продуктов через искусственную
постель:
1 — маслигидравлический привод; 2 клапан
выпуска сжатого воздуха; 3 — трехходовой
переключатель; 4 — поплавковый датчик; 5 —
переходной канал; в — шток поршня; 7.8 —
рычаги обратной связи; 9 — шток поршня;
10 — соединительные шланги
сигнала в систему управления,
без наличия громоздких и инерционных механических преобразу-
ющих устройств.
Однако, несмотря на давно подтвержденную перспективность [22],
датчики пока применяются в весьма ограниченных масштабах. На-
пример, в некоторых модификациях отсадочных машин фирмы «SKB»
(ФРГ) применяются в качестве датчика уровня тяжелой постели
Konreiinop с цезием-137 и счетчик Гейгера.
Массовое использование таких систем еще связано со многими
техническими трудностями. Поэтому здесь рассмотрены только дат-
чики поплавкового типа.
Практика располагает многочисленными конструкциями поплав-
ков для контроля уровня постели в отсадочных машинах. По прин-
ципу измерения их можно разделить па две основные группы (рис. 108):
плавающие поплавки, располагающиеся в процессе измерения
выше контролируемого слоя постели;
погруженные поплавки, которые во время измерения находятся
частично или полностью внутри контролируемого слоя.
197
Первые более четко регистрируют изменения высоты слоя тяже-
лого продукта, но имеют повышенную чувствительность к колеба-
ниям нагрузок на отсадочную машину.
Вторые менее чувствительны к колебаниям нагрузок по твердому
и увеличению расхода воды. Однако, находясь внутри слоя постели,
Рис. 108. Конструкции поплавков:
« — плавающего типа; ] — призматиче-
ский; 2 — дисковый; 3 — трубчатый; б —
погруженные: 1 — цилиндрический; 2 —
дисковый, з призматический; 4 — бпии-
нический
они испытывают значительные ме-
ханические воздействия. Поэтому
эти поплавки более инерционны
и менее точны по сравнению с пла-
вающими поплавками.
Следует считать предпочтитель-
ным применение поплавков по-
груженного типа в первых сту-
пенях, где чаще возможны ко-
лебания нагрузки и где необходимо
обеспечить высокую чистоту тяже-
лого продукта. Поплавки пла-
вающего типа более пригодны
для применения в последующих
ступенях отсадочных машин, где
основное значение имеет умень-
шение до минимума засорения
сливного продукта тяжелыми и
промежуточными фракциями.
Геометрическая форма поплав-
ка существенно влияет па точность
измерения. Для уменьшения вредных сопротивлений при перемеще-
ниях поплавков и движении обогащаемого материала им обычно
придают обтекаемую форму в горизонтальном (для плавающих по-
плавков) и в вертикальном (для погруженных поплавков) напра-
влениях.
К идеальной форме приближаются поплавки в виде эллипсоида,
веретена, линзы. При использовании их в качестве погруженных
поплавков наибольшая ось должна совпадать с вертикалью, при
плавающих поплавках — с горизонталью. В производственных усло-
виях чаще всего предпочтение отдают призматической и цилиндри-
ческой формам поплавков, как более простым в исполнении при
сварке из металлического листа или труб. Низкая износостойкость
таких поплавков компенсируется простотой изготовления.
Мало используются в отечественной практике поплавки из син-
тетических материалов и керамики, которые но опыту применения,
например в Японии, могут изготовляться практически любой гео-
метрической формы. Они отличаются высокой устойчивостью к абра-
зивному изнашиванию и коррозии. Такие поплавки выполняются
полыми. Их заполняют песком, свинцовой дробью или тяжелой
жидкостью. л
Важное значение имеют геометрические размеры поплавков.
При их малом размере, хотя бы в одном измерении, повышается влия-
198
пне на точность контроля крупных кусков обогащаемого материала,
соизмеримых с размером поплавка. При весьма больших размерах
поплавка в плане бесполезно теряется площадь отсадки и увеличи-
вается сопротивление продольному потоку материала. Значительный
размер поплавка по высоте приводит к тому, что на его поведение
влияет не только контролируемый слой, но и все остальные слои
постели.
Для выбора оптимальных размеров и их соотношений однознач-
ные рекомендации отсутствуют. Иногда нормируют не размеры,
а объем поплавков. Так, по усредненным опытным данным, при обо-
гащении углей объем погруженных поплавков колеблется от 3 до
5 л. Плавающие поплавки могут иметь емкость до 7—44 л, так как
их размеры в меньшей степени влияют на точность измерения.
5. ДРУГИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОТСАДОЧНЫХ МАШИН
Наряду с рассмотренным выше совершенствованием основных уз-
лов отсадочных машин развитие отсадки сопровождается попыт-
ками интенсифицировать процесс применением специальных конструк-
тивных решений. Такие решения, используемые, как правило, в опыт-
ном или индивидуальном порядке, заслуживают краткого обзора.
Разгрузка легких продуктов. Сливной продукт отсадочных машин
обычно разгружается свободно, без применения каких-либо дозиру-
ющих устройств. Управление качеством осуществляется в основном
регулированием разгрузки тяжелых продуктов, которые прп обо-
гащении углей и сланцев являются второстепенными или отваль-
ными. Попытки регулировать разгрузку сливного продукта механи-
ческими устройствами связаны с усложнением технологии отсадки,
в частности с увеличением числа факторов, требующих оптимизации.
Кроме того, при повышении чистоты сливного продукта может иметь
место одновременное увеличение засоренности тяжелых продуктов
легкими фракциями.
Одна из попыток управлять разгрузкой сливного продукта за-
ключалась [23] в применении подвижного сливного порога, который
при восходящем движении воды пневматическим приводом устана-
вливался с превышением над верхним уровнем воды, препятствуя
разгрузке концентрата. В нижнем положении порога происходила
разгрузка легкого продукта на уровне граничного слоя в момент
сплочения постели. Но замыслу авторов, это должно было обеспе-
чить упорядоченную разгрузку с минимальным засорением сливного
продукта посторонними фракциями.
При таком способе разгрузка в слив происходит в период мини-
мальной разрыхленности постели, что вызывает определенную по-
терю производительности отсадочной машины. Поэтому повышение
технологической эффективности отсадки в данном случае можно рас-
сматривать одновременно и как следствие снижения удельных нагру-
зок.
199
Послойная разгрузка тяжелых продуктов. Многократно отмеча-
лось. что при обогащении углей в многоступенчатых отсадочных
машинах удовлетворительное расслоение достигалось уже в первой
ступени. В дальнейшем определенная часть длины отсадочной ма-
шины затрачивалась на восстановление послойной структуры постели,
Рис. 109. Бесступенчатая отсадочная машина с каскадной сливной разгрузкой
продуктов:
1 — загрузочная часть; г — лоток для разгрузки легкой фракции; з — лоток для разгрузки
промпродукта; 4 — порог для разгрузки тяжелого продукта; 5 — решето; 6 — вертикаль-
ный шибер; 7 — воздушная камера
нарушенной при переходе через промежуточные разгрузочные уст-
ройства (в наибольшей степени это относится к устройствам с вер-
тикальной щелью). Для экономии длины отсадочной машины Э. Гоф-
фман [88] предложил одноступенчатую конструкцию отсадочной ма-
шины с послойной разгрузкой всех получаемых продуктов в конце
ступени. Для этого под сливным порогом оборудуются две разгрузоч-
ные щели, из которых нижняя (породная) щель оснащается испол-
нительным органом по одному из рассмотренных способов, а проме-;
жуточная щель служит для выгрузки промпродукта через отдельный
карман с лопастным вращающимся затвором. Наибольшую слож-
ность в практическом осуществлении такой конструкции предста-
вляет герметизация затвора для выгрузки промпродукта.
В ЧССР разработана конструкция одноступенчатой многопродук-
товой отсадочной машины, в которой не требуется применение гер-
метизирующих затворов [77]. В конструкции машины (рис. 109)
предусмотрено последовательное удаление получаемых продуктов,
в порядке их образования, через каскадно расположенные сливные
пороги. Такая отсадочная машина может иметь определенные техно-
логические и технические преимущества при практическом приме-
нении. Но выделение всех продуктов отсадки через слив может по-
требовать повышенного расхода транспортной воды.
Необходимо заметить, что актуальность проблемы послойной
разгрузки продуктов значительно снизилась в связи с широким
применением разгрузочных устройств с горизонтальной щелью, при
которых перемешивание постели и связанная с этим непроизводи-
тельная потеря длины машины менее существенны.
200
Устройства для выпуска тяжелых продуктов. Выпуск тяжелых
продуктов из отсадочных машин осуществляется непрерывно или
периодически. Последний преобладает при обогащении руд редких
и цветных металлов, где в тяжелый продукт извлекаются ценные
компоненты в незначительных количествах. Периодический выпуск
таких продуктов вместе с водой осуществляется через затворы или
шлюзовые устройства после остановки машины. При обогащении уг-
лей, сланцев, руд черных металлов выход тяжелых продуктов бывает
весьма значительным. Их выгрузка должна осуществляться непре-
рывно, причем для сохранения постоянного уровня слива унос воды
с тяжелыми продуктами должен быть минимальным. В таких усло-
виях требования к выпускным устройствам повышаются.
Наиболее широко применяются для удаления тяжелых продук-
тов отсадки наклонные обезвоживающие элеваторы, герметически
сопрягаемые с корпусом отсадочной машины.
Громоздкость обезвоживающих элеваторов, интенсивное абразив-
ное изнашивание их ковшей и цепей, высокая энергоемкость яв-
ляются общеизвестными недостатками, с которыми па практике вы-
нуждены мириться только из-за отсутствия более совершенных
устройств.
Фирма «Шюхтерман и Кремер-Баум» (ФРГ) в одной из конструк-
ций отсадочной машины, предназначенной для обогащения углей
в минеральной суспензии, применила вместо ковшовых элеваторов
обезвоживающие элеваторные колеса. Этим преследовалась цель
уменьшить объем заполняющей суспензии, предотвратить дополни-
тельный износ шарниров цепей частицами утяжелителя, исключить
возможность осаждения утяжелителя в башмаке элеватора при оста-
новке машипы. Такое устройство заслуживает внимания как один
из примеров замены элеваторов другими транспортирующими и обез-
воживающими органами. Однако распространять его на общую прак-
тику отсадки не представляется целесообразным. Во-первых, это за-
труднило бы доступ к машине и ее обслуживание, во-вторых, в кине-
матическом отношении элеваторное колесо не имеет существенных
преимуществ перед ковшовым элеватором. Его эксплуатация в равной
степени трудоемка. В-третьих, наклонные ковшовые элеваторы до-
пускают более рациональную взаимную компоновку отсадочных
машин и вспомогательного оборудования в производственных поме-
щениях.
Гипромашуглеобогащением был разработан опытный образец без-
элеваторного выпускного устройства с выдачей тяжелых продуктов
отсадки через шлюз при помощи сдвоенного винтового питателя.
Герметизация выпуска обеспечивается естественным заполнением
рабочего объема разгрузчика и наличием обратного клапана в пере-
грузочной камере между первым и вторым шнеками.
Устройство отличается компактностью, по имеет много элемен-
тов, подверженных интенсивному изнашиванию. Выгружаемые про-
дукты требуют дополнительного обезвоживания. Но и при отмечен-
ных недостатках рассматриваемое устройство заслуживает внимания
201
как одно из реальных направлений создания безэлеваторных кон-
струкций.
Для относительно невысокой производительности по тяжелому
продукту применимо гидроциклонное выпускное и обезвоживающее
устройство (по типу устройства в машине ОМР-1), а также эрлифт-
ный подъемник с обезвоживающим
ситом (по типу устройства МОД-2П).
Особого внимания заслуживает
гидроциклонное устройство, кото-
рое в перспективе может получить
применение и при отсадке углей,
если будет найден удовлетворитель-
ный способ возврата в отсадоч-
ную машину воды, получаемой в
сливе гидроциклона.
В отсадочной машине типа ОПМ
из-за отсутствия такого решения
гидроциклонное устройство исполь-
зуется лишь в качестве дополнитель-
ного гидравлического сопротивления,
т. е. работает без выдачи сливного
продукта.
Положение колебаний. В зару-
бежной практике [160] для интен-
сификации отсадки, особенно при
обогащении мелкозернистых мате-
риалов, предложено применять колебания основной (низкой) и до-
полнительной (высокой) частот. Конструктивно это осуществлено,
например. в отсадочной машине «Вемко-Ремер» для мелкого угля
с подвижным конусом-днищем (рис. 11U). Колебательные движения
воды с числами колебаний 150—170 и 400 в 1 мин сообщаются конусу
от двух отдельных эксцентриковых приводов через общую траверсу.
Ио замыслу, это должно повысить точность разделения за счет уве-
личения текучести материала и дополнительной стратификации зе-
рен по плотности в граничных слоях, содержащих разнокомпонеит-
пую смесь с весьма близкой гидравлической крупностью.
Подобную цель преследуют опытные работы, проводимые в ФРГ
и в других странах, по созданию отсадочных машин, в которых
кроме колебаний воды на обогащаемый материал воздействуют вибра-
ции отсадочного решета. Для интенсификации отсадки в различные
периоды были предложены и осуществлены в практике такие кон-
структивные дополнения к отсадочным машинам, как устройства
для создания водо-воздушной отсадочной среды (Riebeck, 1943;
Шмачков, 1952, Золотко, 1964), пульсаторы для прерывистой подачи
подрешетной воды в период восходящего хода (К. К. Коллодий, 1965).
Известны также попытки осуществлять отЛдку в центробежном поле.
Такие конструкции и устройства не получили широкого практиче-
ского применения и не требуют детального описания.
202
6. НАПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ОТСАДОЧНЫХ МАШИН
В практике отсадки наиболее общие решения по автоматизации
процесса сводятся к автоматической выгрузке тяжелых продуктов,
иногда в сочетании с элементами авторегулирования воздушного
режима.
Отсадочные машины, оснащаемые клапанными пульсаторами,
в большей степени подготовлены к работе в полностью автоматизиро-
ванном режиме. Однако комплексная автоматизация процесса еще
не имеет достаточной технической основы.
Сложность решения этой задачи обусловлена в основном тремя
группами причин:
многочисленностью влияющих внешних факторов (количеством
поступающего на машину исходного материала, его гранулометри-
ческим и фракционным составом, степенью разжиженности), которые
часто подвержены случайным изменениям в широких пределах;
многочисленностью результирующих показателей, сложностью
их зависимости между собой и условиями протекания процесса (на-
пример, при разделении на три продукта эффективность отсадки
характеризуется количественным соотношением легких, тяжелых
и промежуточных фракций в каждом из трех продуктов, т. е. де-
вятью показателями);
высокой инерционностью систем измерения, контроля и упра-
вления, запаздывание которых часто приводит к тому, что коррек-
тировка параметров процесса производится тогда, когда возмуща-
ющие воздействия уже прекратились или изменили свой характер.
Устранение причин первой группы при переходе к автоматиче-
скому управлению отсадкой требует сглаживания случайных от-
клонений характеристик поступающего на отсадку материала путем
усреднения его состава, стабилизации нагрузок, обеспечения устой-
чивой работы классификационных устройств, поддержания на оп-
тимальном уровне расхода транспортной воды.
Задача выбора минимального количества контролируемых пара-
метров (устранение причин второй группы) взаимосвязана с про-
блемой уменьшения иперциошюсти контрольно-измерительной и
управляющей систем (устранением трудностей третьей группы).
В решении этого комплекса задач определились два направления.
Первое из них предполагает поиск определяющего параметра и соз-
дание аппаратуры для его непрерывного автоматического контроля
с минимальным запаздыванием. При втором направлении эффек-
тивность процесса оценивается косвенно по состоянию обогащаемого
материала в отсадочной машине и при непосредственном воздействии
на него целенаправленным изменением гидродинамических пара-
метров процесса.
Первое направление получило развитие в зарубежной практике.
Например, в ФРГ [169] разработана система автоматического регу-
лирования отсадочных машин с использованием радиометрического
золомера «Cendrex» для контроля зольности концентрата. Пробы
203
концентрата отбираются автоматически с заданной периодичностью
одновременно в нескольких участках отсадочного решета и обраба-
тываются в пробоподготовительном комплексе, включающем обезво-
живающий виброжелоб, термосушилку с электронагревателем, пи-
тающий шнек, центробежную мельницу исократитель пробы. Практи-
ческое применение системы позволяет стабилизировать выход кон-
центрата. Однако оперативность авторегулирования недостаточно
высокая в связи со значительным интервалом времени между отбором
пробы и срабатыванием исполнительных устройств, осуществля-
ющих корректировку режима па основании измерения зольности
пробы.
В отечественной практике в качестве контрольного параметра при-
нималось содержание легких (угольных) фракций в породе, определя-
емое автоматически при экспресс-анализе пробы в специальном ап-
парате. При такой системе продолжительность подготовки и обра-
ботки пробы сокращается, но еще остается значительной.
Автоматические средства контроля качества одного из продук-
тов отсадки иногда пытаются использовать не для оперативного
автоматического воздействия на параметры процесса, а для ускорен-
ного выбора альтернативного решения обслуживающим персоналом
при помощи специального счетно-решающего устройства («совет-
чика»), которое анализирует измеренное отклонение контрольного
показателя от нормы и определяет наиболее эффективный способ
корректировки процесса (расход подрешетной воды, расход сжатого
воздуха, режим разгрузки тяжелых фракций).
Значительно более приемлемо для решения проблемы автоматиза-
ции отсадочной машины второе направление, предусматривающее
контроль процесса непосредственно в отсадочной машине. Такой
метод исходит из представлений о процессе как последовательном
сочетании двух взаимосвязанных технологических операций: рас-
слоения исходного материала по плотности под действием колеба-
тельных движений и разделения расслоившегося материала на лег-
кий и тяжелый продукты в зоне их разгрузки.
Интенсивность первой операции (скорость расслоения) в реша-
ющей степени зависит от степени разрыхлешюсти постели, причем
эта зависимость имеет экстремальный характер с отсутствием рас-
слоения при минимальной разрыхленности и с перемешиванием зе-
рен при разрыхленности, превышающей оптимальные пределы.
Вторая операция (разделение слоев при разгрузке) обусловли-
вает точность процесса, зависящую в значительной мере от точности
контроля высоты слоя тяжелого продукта.
Поэтому для управления работой отсадочной машины в автома-
тическом режиме Э. Э. Рафалес-Ламарка и К. П. Власов [105] пред-
ложили контролировать два параметра:
степень разрыхленности постели в отсадочной машине, завися-
щую от сочетания гидродинамических воздействий на раз-
рыхляемый материал и характеризующую интенсивность его рас-
слоения;
201
высоту слоя тяжелого продукта, взаимосвязанную с режимом ра-
боты разгрузочных устройств, и, следовательно, с качеством полу-
чаемых продуктов.
Сигналы от обоих измерений перерабатываются в электронной
системе управления, которая выдает команду на изменение режима
колебаний среды или разгрузки тяжелого продукта. Возможна
работа системы в условиях вынужденных колебаний и автоколеба-
ний. Но если высота слоя тяжелого продукта с достаточной для
практики точностью контролируется поплавковыми или изотопными
датчиками, то для измерения степени разрыхленности постели (осо-
бенно с учетом ее изменения по периодам цикла пульсаций) и сей-
час еще отсутствует достаточно точный и надежный способ.
Наиболее полно освещен в литературе способ контроля раз-
рыхленности постели путем измерения ее гидродинамического сопро-
тивления. Однако зависимость между гидродинамическим сопроти-
влением постели и ее разрыхленностью пе является однозначной.
Поэтому системы, основанные на таком способе контроля, не полу-
чили практического применения. Более поздними исследованиями
установлена возможность оценивать разрыхленность постели в от-
садочной машине по величине подъема ее определенного слоя и вре-
мени пребывания постели во взвешенном состоянии. При этом авто-
матическая система управления должна стабилизировать высоту подъ-
ема слоя постели, регистрируемую поплавковым датчиком. Откло-
нение контролируемого параметра от задаппого уровня вызывает
срабатывание исполнительных устройств на увеличение или уменьше-
ние давления сжатого воздуха в воздушной камере.
Такой способ технически осуществим, по связан пе с прямой,
а с косвенной оценкой технологии расслоения постели — через пара-
метр разрыхленности, которым, в свою очередь, косвенно характе-
ризует перемещение уровня слоя. Это в определенной степени абстра
гирует систему измерения от ее технологического назначения. Зна-
чительно приближает к решению проблемы автоматизации отсадки
предложенный КузНИИУглеобогащением метод измерения разрых-
ленности постели по величине момента сопротивления г ращению
погруженного в нее лота. Этот метод является наиболее точны >i из
всех известных методов, так как регистрируемая с его помощью
величина находится в прямой функциональной зависимости от со
стояния отсадочной постели. Можно полагать, что создание работо
способной и достаточно эффективной системы автоматического упра-
вления отсадочными машинами потребует сочетания элементов изме-
рения и регулирования гидродинамических параметров постели с
устройствами автоматического контроля качества какого-либо из про-
дуктов отсадки, т. е. одновременной реализации обоих описанных
выше направлений автоматизации процесса.
Глава VI
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
К ОТСАДОЧНЫМ МАШИНАМ
1. ЗАГРУЗКА И ОБЕСШЛАМЛИВАНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА
Результаты разделения материала в отсадочной машине зависят
не только от конструкции и режима работы самой отсадочной ма-
шины, но и в очень большой степени от совершенства ее конструкции
и правильной эксплуатации непосредственно сопрягаемого с ней вспо-
могательного оборудования и в первую очередь от способа загрузки
и обесшламливания исходного материала.
Транспортировка исходного материала от классификационных
грохотов к отсадочным машинам и его загрузка в машину осуще-
ствляются преимущественно самотечным гидротранспортом. Конвей-
ерная подача материала в отсадочные машины на отечественных фаб-
риках не нашла применения. При поступлении исходного материала
в отсадочную машину в сухом виде в рабочем отделении машины пз
мелких частиц образуются плавающие комья, которые в необогащен-
ном виде через порог уходят в слив. Транспортировка исходного
материала водой по желобам упрощает компоновку фабрики, облег-
чает обслуживание этого участка и с экономической точки зрения
является предпочтительной. Следует, однако, отметить, что недоста-
точное внимание к проектированию гидротранспортных устройств
может привести к большим эксплуатационным трудностям и к ухуд-
шению технологических показателей отсадки. При неправильно вы-
бранных углах наклона желобов и наличии крутых поворотов или
значительного смещения оси загрузочного устройства относительно
продольной оси рабочего отделения эксплуатация отсадочной машины
усложняется, а технологические результаты обогащения заметно
ухудшаются, так как нарушается один из основных режимных прин-
ципов отсадки — постоянная и равномерная загрузка отсадочной
машины. Неравномерное распределение по ширине отсадочной ма-
шины поступающего материала приводит к образованию уплотнен-
ных участков постели и участков с избыточной интенсивностью раз-
рыхления, что обусловливает повышенное взаимное засорение про-
дуктов отсадки. *
При поступлении в машину исходного материала с избыточным
количеством транспортной воды, что может быть вызвано недостаточ-
ными углами наклонов желобов, продолжительность пребывания
мелких классов в отсадочной машине сокращается и сливной продукт
сверх допустимых пределов засоряется тяжелыми фракциями.
£05
Если исходный материал загружается в отсадочную машину с боль-
шой скоростью, происходит размыв постели в зоне загрузки, в резуль-
тате чего непроизводительно теряется часть площади отсадочного
решета и увеличивается содержание легких фракций в тяжелом
продукте.
Проблема равномерной загрузки исходного материала стала осо-
бенно актуальной в связи с повышением производительности отсадоч-
ных машин и соответствующим увеличением ширины рабочего от-
деления.
Таким образом, для обеспечения высокой эффективности отсадки
и улучшения условий последующей обработки получаемых продук-
тов необходимы равномерное распределение нагрузки по ширине от-
садочного отделения, спокойный ввод исходного материала в ма-
шину, исключающий размыв постели в области загрузки, отвод из-
бытка транспортной воды и одновременное обесшламливание по
нижнему пределу крупности зерна, эффективно обогащаемого в от-
садочной машине.
В практике обогащения получили распространение специальные
загрузочные устройства, выполняющие одновременно и функцию
обесшламливания.
Ниже рассмотрены наиболее распространенные загрузочные ус-
тройства, используемые при обогащении углей в отсадочных машинах.
Желобное загрузочное устройство. Для ма-
шин с малой производительностью и с незначительной шириной ра-
бочего отделения удовлетворительное распределение потока по
ширине машины достигается расширением желоба — диффузора,
устанавливаемого на входе в отсадочную машину.
Однако даже для сравнительно узких отделений не всегда удава-
лось обеспечить необходимую равномерность распределения исход-
ного материала, особенно если подводящий желоб имел один или не-
сколько поворотов перед отсадочной машиной или был смещен по
отношению к продольной ее оси. При криволинейном движении по-
тока происходит перераспределение воды и транспортируемого ма-
териала по ширине желоба со смещением потока в сторону большего
радиуса кривизны, возникает нежелательная стратификация ма-
териала по плотности и крупности в горизонтальной плоскости
желоба. В результате наблюдается односторонняя загрузка от-
садочной машины и существенпое различие гранулометрического
и фракционного состава материала по ширине отсадочной
машины.
В качестве примера приведены данные (табл. 30), характеризу-
ющие неравномерное распределение исходного угля по крупности
в экспериментальной отсадочной машине на обогатительной фабрике
Ясиновского КХЗ. Подводящий желоб машины был выполнен со
значительным смещением от ее продольной оси. Наблюдалась также
значительная количественная неравномерность загрузки исходного
угля между правой и левой сторонами машины; разница в нагрузка
иногда достигала 60—70%.
207
Таблица 30
битовый состав питания отсадочной машины, %
Класс, мы Правая сторона машины Левая сторона машины
>25 0,5
13 25 5,6 11,0
6—13 12,3 15,5
3-6 13,9 19,6
1-3 30,6 27,2
0,5—1 10,3 8,3
0-0,5 27,3 17,9
Гидравлический расчет загрузочпог» устройства представляет
довольно сложную задачу, так как приходится иметь дело с тур-
булентным движением двухфазной среды в расширяющемся русле
с весьма большим углом расширения. В месте расширения желоба
на поверхности потока возникают косые волны возмущения с после-
дующим отражением их противоположными стенками желоба. В ме-
стах пересечения косых воли происходит сложная деформация сво-
бодной поверхности, существенно изменяющая движение воды и
частиц транспортируемого материала. Задача осложняется часто встре-
чающимся в практике несимметричным расширением желоба, а также
наличием вблизи входа в загрузочное устройство поворота подводя-
щего желоба. При проектировании обогатительных фабрик загрузоч-
ные устройства для отсадочных машип обычно не рассчитывают,
а принимают исходя из опыта.
В желобных загрузочных устройствах (рис. 111) для выравнива-
ния нагрузки по ширине машины в диффузоре устанавливаются на-
правляющие поворотные листы, с помощью которых удается, хотя ,
и не полностью, выравнять нагрузку и ситовый состав поступающего
в машину материала. Для частичного сброса транспортной воды дно
диффузора и стенки рассекателей иногда делают из щелеппдпых сит.
Чтобы избежать разбрызгивания воды п загрязнения помещения,
загрузочное устройство сверху обычно закрывают легкосъемпыми
защитными листами. Для соблюдения правильного распределения
материала необходимо периодически снимать защитные листы и очи-
щать направляющие полосы от накопившихся на них посторонних
материалов: проволоки, обтирочной ветоши, древесных отходов и
т. д.
При больших скоростях потока в зоне загрузки возникает интен-
сивное бурление, приводящее к размыв'у постели. Для уменьшения
скорости потока при входе материала в отсадочную машину в конце
загрузочного устройства предусматривается каскад последователь-
ных перепадов и устанавливается под углом 60—70° отбойный перфо-
рированный лист или шарнирно подвешивают! я металлические
•стержни. Кинетическая энергия потока при ударе об отбойные листы
Г08
Рис. 111. Жслоопое загрузочное устрой
ство с каскадным перепадом:
I — отбойные листы каскадного перепада. 2 —
шарнирная отбойная завеса; 3 — сборник под-
решсгпой воды; 4 — рассекатели; 5 — регулиру-
ющие полосы
и металлические стержни частично гасится, и материал с водой более
спокойно направляется в машину.
Желобные загрузочные устройства диффузорного типа с регулиру-
емыми направляющими полосами широко применяются на старых обо-
гатительных фабриках. Еси подводящий желоб выполнен без крутых
поворотов, а материал по-
дается по середине рабочего
отделения машины, такое
устройство достаточно равно-
мерно распределяет поток
материала.
Для предотвращения бы-
строго изнашивания вслед-
ствие абразивного воздей-
ствия загружаемого мате-
риала дно и боковые стенки
диффузора футеруют камен-
ным литьем, метлахской
плиткой, шлакоситаллом.
При обогащении крупного
или ширококлассифициро-
ванного углей загрузочное
устройство часто использует-
ся для улавливания длин-
номерных древесных отхо-
дов, поступающих с рядовым
углем. Для этого в конце
диффузора шарнирно подве-
шивается крупноячеистая ко- •
лосниковая решетка, состо-
ящая из продольных прутьев
дуговой формы, расстояния между которыми в полтора-два раза
превышают размер максимального куска, поступающего в отсадоч-
ную машину. Этим устройством улавливаются только наиболее длин-
ные деревянные предметы, а мелкая щепа и небольших размеров от-
ходы крепежного материала беспрепятственно проходят через круп-
ноячеистую решетку и уходят с концентратом. Между тем эти при-
меси (при поступлении их в значительных количествах) мешают нор-
мальному протеканию технологического процесса на обогатительной
фабрике. Двигаясь вместе с водой, мелкая щепа и образовавшиеся
из нее древесные волокна забивают отверстия обесшламливающих
и обезвоживающих сит, накапливаются на поверхности различных
шламовых емкостей, нарушают правильное распределение потока.
При длительном контакте древесины со шламовыми водами ее плот-
ность может достигнуть плотности воды и даже превысить ее. Такая
древесина тонет в воде, что часто приводит к закупорке всасов и рабо-
чих колес циркуляционных насосов верхней полости над роторными
разгрузчиками отсадочных машин, забивке трубопроводов оборотной
14 Заказ 375 209
Рис. 112. Устройство для улавливания
древесных отходов:
1 — отсекатель; 2 — щепоулоьитель; з —
течка для приема шспы
пецкого бассейна. Аналогичного
ния мелкой щепы установлено
воды и импеллеров флотационных машин. Крупные обрезки кре-
пежных стоек могут перекрывать проходные отверстия распреде-
лительных желобов и течек, заклинивать роторы молотковых дро-
билок или дезинтеграторов при дроблении коксовой шихты. Нали-
чие посторонних предметов в угольных концентратах энергетиче-
ского назначения портит их
товарный вид, и по условиям
поставки для некоторых видов
потребления они не могут быть
допущены.
Несмотря на кажущуюся
простоту, проблема отделения
древесины, поступающей с ря-
довым углем, на обогатитель-
ных фабриках кардинально не
решена. Для отделения мелкой
щепы па ряде фабрик приме-
няются простые устройства,
разработанные и изготовленные
работниками фабрик.
Устройство, разработанное
работниками Тайбииской угле-
обогатительной фабрики
(рис. 112), внедрено на ряде
обогатительных фабрик Куз-
типа устройство для отдел е-
в отсадочной машине ОМА-8
на антрацитовой обогатительной фабрике «Маяк» в Донбассе. Оно
состоит из регулируемого по высоте шибера, расположенного под
углом 60 к направлению движения потока. Шибер слегка погружен
в воду, чтобы только верхний слой ее соприкасался с шибером. Плы-
вущая по поверхности потока щепа задерживается шибером и по
мере ее накопления потоком воды сбрасывается на щелевидное сито
через окно в боковой стенке отсадочной машины. После отделения
воды она поступает в породный бункер.
Загрузочно-обесшламливающие устрой-
ства с дуговыми ситами. Кроме равномерного распре-
деления потока по ширине машины и гашения его кинетической энер-
гии, загрузочные устройства во многих случаях одновременно вы-
полняют операции по обесшламливанию исходного угля и отделения
части транспортной воды. Успешное выполнение этих операций бла-
гоприятно сказывается на результатах Обогащения угля в отсадоч-
ных машинах. Проведенные исследования [1151 показывают, что
содержание тонких классов (крупностью до 1 мм) в исходном пита-
нии отсадочных машин заметно ухудшает общие результаты обо-
гащения.
Между содержанием тонких классов в исходном питании (1 —
13 мм) и погрешностью разделения имеется прямолинейная и весьма
210
тесная корреляционная связь (рис. ИЗ). Физическое объяснение
этой связи можно найти в увеличении вязкости среды с ростом содер-
жания мелочи и увеличении плотности отсадочной постели.
Многочисленными исследованиями в промышленных условиях
было установлено, что тонкие классы крупностью до 0,5 (0,7) мм
Рис. 113. Зависимость погрешности разделения от содержания
топких классов в питании отсадочных машин
в отсадочной машине обогащаются неудовлетворительно J. Кроме
бесполезной загрузки отсадочной машины они препятствуют разде-
лению более крупных классов и, таким образом, снижают общую
эффективность отсадки.
В схемах старых обогатительных фабрик для отделения топких
классов предусматривалось сухое обеспыливание, которое в боль-
шинстве случаев производилось с помощью центробежных обеспы-
ливателей. Однако в связи с широким применением орошения для
борьбы с запыленностью в шахтах и, как следствие, значительным
ростом влажности рядовых углей сухое обеспыливание оказалось
совершенно не эффективным. В настоящее время эта операция по-
всеместно исключена из технологических схем обогатительных фаб-
рик и заменена мокрым обесшламливанием. Отказ от сухого обеспы-
ливания диктовался также применением мокрой классификации,
при которой весь поступающий уголь в начальной стадии техноло-
гического процесса смачивается водой. Дальнейшая обработка его
в сухом виде становится невозможной.
Попытки применить на обогатительных фабриках для обесшла-
мливания угля перед отсадкой классификационные или обезвожива-
ющие грохоты стандартных типов оказались безуспешными главным
1 Подробно об этом см. в главе VII.
14*
211
образом вследствие отсутствия удовлетворительных рабочих поверх-
ностей. Кроме того, конструкция таких грохотов не обеспечивала
получения достаточно высокой производительности и эффективности
обесшламливания. По этой причине участки по обесшламливанию
оказались громоздкими, дорогостоящими. Они требовали дополни-
тельного расхода технической воды. Это приводило к повышенным
нагрузкам на осветлительные аппараты водно-шламового комплекса,
ухудшению осаждения шлама и в конечном итоге к загрязнению обо-
ротной воды.
Положение значительно упростилось с внедрением в практику
обогащения дуговых сит. Высокая удельная производительность по
отделению воды и шлама, компактность и простота устройства спо-
собствовали широкому распространению их на различных участках
технологической схемы обогатительной фабрики.
Дуговые сита нашли также широкое применение при обесшлам-
ливапии и отделении транспортной воды перед отсадочными маши-
нами.
В практике обогащения применяется несколько типов загрузочно-
обесшламливающих устройств с дуговыми ситами. Простейшим из
них является безнапорное дуговое сито, состоящее из щелевидного
сита и отводящих воронок для подрешетного и надрешетного про-
дуктов.
Идея использования криволинейной поверхности для обезвожи-
вания и обесшламливания принадлежит инженеру И. Фоптейиу
[155|. Отделение жидкости и тонких частиц на криволинейном сите
И. Фонтейн объясняет последовательным срезанием элементарных
слоев потока при его встрече с гранью каждого поперечно располо-
женного колосника. Более интенсивное отделение жидкости и тон-
ких частиц, чем это вытекает из расчета, основанного на геометриче-
ских параметрах дугового сита, И. Фонтейн объясняет торможением
слоев потока, соприкасающихся с ситом, и отклонением их внутрь
щели. Исследования, выполненные советскими специалистами [40,
52, 70]. показали, что механизм обезвоживания на дуговых ситах
имеет более сложный характер.
В этих работах процесс обезвоживания и обесшламливания рас-
сматривается как следствие гидравлического папора, возникающего
под действием гравитационной и центробежной сил.
Для определения производительности дугового сита И. Фонтей-
ном предложена формула
Q = k<£>v,'* (164)
где Q — производительность по исходному питанию, м3/ч; к — без-
размерный коэффициент, зависящий от характеристики питания,
содержания в нем твердой фазы и других факторов; со — живое се-
чение сита, м2; v — скорость входа потока на сито, м/с.
Однако практическое пользование этой формулой затруднено,
так как значение коэффициента к колеблется в значительных преде-
лах и зависит от многих факторов. Считается, что в практических
212
условиях скорость входа обычно изменяется от 3 до 6 м/с, а значение
к от 40 до 200 [68].
В. В. Добровольским [41] предложена формула для расчета объ-
емного количества продукта, уходящего под сито:
I (165)
где q — расход жидкой фазы сквозь щели сита, м3/с; р — коэффи-
циент расхода, равный в среднем 0,6; b — суммарная ширина ще-
лей сита, м; v0 — скорость поступления пульпы на сито, м/с; z —
ширина сита, м; h0 — начальная высота потока, м; R — радиус сита, м;
р — коэффициент, зависящий от конструкции сита и содержания
твердого в исходном питании (для сита с шириной щели 0,3—0,5 мм
р = 1,56).
Если заменить произведение bz площадью живого сечения сита а»
и подставить среднее значение коэффициентов р = 0,6 и Р = 1,56,
постоянных для данного случая, то часовая производительность
по продукту, уходящему под сито, может быть определена по упро-
щенной формуле
Q = 1375ошо ]/, №/ч. (166)
В практике обогащения обычно применяют дуговые сита СД-1
(рис. 114) и реже СД-2 или СДО-3 (табл. 31).
Таблица 31
Технические характеристики серийно выпускаемых дуговых сит
Показатель СД-1 СД-2 сдо-з
Объемная производительность по пита- нию, №/ч 150 До 300 450
Радиус кривизны сита, мм 550 550 800
Полезная площадь сит, м2 0,85 1,90 3,00
Габаритные размеры, мм: длина . 830 1440 1850
ширина 1330 1330 1415
высота ... 1580 1590 2810
Масса, кг 290 500 840
На входе в отсадочную машину устанавливается одно или не-
сколько дуговых сит (в зависимости от ширины рабочего отделения)
с таким расчетом, чтобы обезвоженный материал, с учетом инерции
его движения, поступал в начало машины. Ширина щели в дуговых
ситах, применяемых для обесшламливания угля перед отсадкой,
колеблется от 0,5 до 1,0 мм. Размер граничного зерна, уходящего
в подрешетный продукт, примерно в полтора раза меньше размера
щели. Эквивалентный диаметр частиц подрешетного продукта еще
213
больше отличается от ширины щели. Так, при испытании дугового
сита перед отсадочными машинами ОМ-18, обогащающими антрацит
на ЦОФ «Комендантская», эквивалентный диаметр подрешетного про-
дукта составил 0,4 мм при ширине щели 1 мм. Эффективность обес-
шламливания дуговых сит
Питание
весьма высокая. По данным К. Ф. На-
бокова и Ю. М. Дубинского [78],
при исследовании работы дуговых
сит на ЦОФ «Калининская» эффек-
тивность по сбросу воды составила
80%, а по отделению класса 0—
0,5 мм — 81%.
Теми же авторами приводятся
ситовый состав продуктов обесшлам-
ливания на дуговых ситах (табл. 32).
Практика эксплуатации дуговых
сит показала, что сита изнашиваются
неравномерно: наибольшему изнаши-
ванию подвергается загрузочная
часть сита. Для увеличения срока
службы сита рекомендуется через
200—250 ч работы поворачивать его
на 180°, чтобы загрузочная и раз-
грузочная части поменялись места-
ми. Поворот сита па 180 улучшает
также эффективность отделения шла-
мовой воды, так как при повороте
сита неизношенные острые грани
колосников направлены навстречу
потоку.
3 а г р у з о ч н <» - о б есш л ам-
ливающие устройства
УЗ-12 и УЗ-18. Загрузочно-обес-
Таблица 32
Ситовый состав продуктов обесшламливания па дуговых ситах
Класс, мм Исходный Надрешетный продукт Подрешетный продукт
Выход, % Ас. % Выход, « % гс. % Выход, % . Ас, %
>6 9,0 23,0 14,1 22,4
6—13 12,0 21,0 18,8 19,4 — —
1-3 26,0 18,0 44,6 18,0 0,6 17,4
0,5-1 16,6 16,3 12,2 16,1 9,8 17,5
0,2-0,5 10,8 15,6 3,7 15,5 29,6 16,9
0—0,2 25,6 16,6 6,6 15,8 60,0 17,4
Всего . . . 100,0 18,0 100,0 18,4 100,0 17,3
214
шламливающее устройство с двумя дуговыми ситами, предназна-
ченное для отсадочных машин типа ОМ, обогащающих ширококлас-
сифицированный или крупный уголь, показано на рис. 115.
Это устройство выпускается двух типоразмеров: УЗ-12 для от-
садочных машин с рабочим отделением шириной 2 м и УЗ-18 для
рабочего отделения шири-
ной 3 м (табл. 33). Для рав-
номерного распределения ис-
ходного материала по ши-
рине служит диффузор, при-
мыкающий к корпусу обес-
шламливающего устройства.
В диффузоре установлены
продольные полосы для рав-
номерного распределения ма-
териала по ширине устрой-
ства. В верхней части кор-
пуса установлены колосни-
ковые решета со щелью
шириной 13 мм перпендику-
лярно потоку для отделения
воды и материала крупно-
стью >13 мм.
Под решетами установле-
ны щелевидные сита дуговой
формы с шириной щели 1 мм,
предназначенные для отде-
ления части транспортной
воды и шлама.
Для регулирования ши-
рины проходной щели пе-
ред дуговыми ситами на об-
щей оси установлены пово-
Рис. 115. Загрузочио-обесшламливающее
устройство для крупного и шпрококлас-
сифицированного угля:
1 — диффузор; 2 — колосниковая решетка; 3 —
корпус обесшламливающего устройства; 4 —
кулачки; 5— поворотная заслонка; 6 — смотровой
люк; 7 — дуговое сито; 8 — камера для сбора
под решетной воды
ротные заслонки, положение
которых изменяют с помощью кулачков. Иод дуговым ситом распо-
ложена камера для сбора нодрешетного продукта, из которой он по
трубе попадает в водно-шламовую систему фабрики. Для осмотра
и замены сит и решет на верхней и нижней частях корпуса преду-
смотрен люц. Внутренняя поверхность корпуса в местах быстрого
изнашивания футеруется каменным литьем или шлакоситаллом.
Загрузочно-обесшламливающие устройства УЗ-12 и УЗ-18 можно
устанавливать перед отсадочными машинами, обогащающими не
только крупный или ширококлассифицированный материал, но и ма-
териал с любым диапазоном крупности. При обогащении мелких
классов крупностью до 13 мм верхняя колосниковая решетка излиш-
няя и ее можно не устанавливать.
Загрузочно-обесшламливающие устрой-
ства УЗ-2 и УЗ-З. Для отсадочных машин, обогащающих только
215
Таблица 33
Технические характеристики загрузочно-обесшламливающпх
устройств УЗ-12, УЗ-18 Гипромашуглеобогащения
Показатель УЗ-12 УЗ-18
Максимальная производительность по твердому при обогащении ширококлассифпцпрованпого угля, т/ч До 300 До 500
Крупность исходного материала, мм . 0-13, 0—13,
Площадь дуговых сит, м2 . 0-125 1,52 0—125 2,28
Ширина щели дугового сита, мм . 1 1
Гадпус кривизны дугового сита, мм 510 510
Ширина щели в колосниковом решете, мм 13 13
Соотношение Т : Ж в исходном материале 1 : 1, 5—2 1 : 1, 5-2
Эффективность, %: по сбросу воды при нагрузке по твердому 200 т/ч . 75
300 » 55 75
500 » ... — 45
по отделению класса 0—0,5 мм прп нагрузке по твердому: 200 т/ч 75
300 » 50 70
500 » 40
Габаритные размеры с диффузором, мм: длина 2720 3350
ширима . . 2204 3204
высота 2670 2780
Масса (с диффузором), кг 2150 3400
мелкие классы, целесообразно применять загрузочные устройства
УЗ-2 или УЗ-З (рис. 116) с дуговым ситом значительно большего ра-
диуса кривизны и большей площадью обезвоживания, чем в выше-
описанных устройствах. Эти устройства, как и предыдущие, пред-
назначены для отсадочных машин шириной 2 и 3 м (табл. 34). Рас-
пределение потока по ширине дугового сита осуществляется поворо-
том направляющих лопаток, установленных в диффузоре. Для при-
жатия потока на входе дугового сита предусмотрены резиновые
фартуки с прижимным устройством.
Технологические испытания загрузочных устройств «УЗ-2 и УЗ-З
на ЦОФ «Белореченская» и «Комендантская», обогащающих угли
и антрациты крупностью до 13 мм, показали, что при удельной про-
изводительности от 70 до 100 м3/(м2-ч) по пульпе или по твердому
от 43 до 63 т/ч в подрешетный продукт уходит от 66 до 74% воды
и до 78% класса 0—0,5 мм. Эквивалентный диаметр отделяемых зе-
рен составлял 0,3—0,4 мм.
По сравнению с загрузочными устройствами УЗ-12 и УЗ-18 уст-
ройства УЗ-2 и УЗ-З имеют почти в 2 раза большую площадь обезво-
216
живанпя, более просты в конструктивном исполнении. Поэтому при-
менение их является предпочтительным.
Основной недостаток рассмотренных выше типов загрузочно-
обесшламливающих устройств заключается в сравнительно больших
Рис. 116. Загрузочно-обесшламливающее устройство УЗ-2:
1 — диффузор подводящего желоба; 2 — дуговое сито; з — камера для приема подрешетной
воды; 4 — крепление дугового сита; 5 — прижимное устройство
габаритных размерах по высоте. Это ограничивает возможность при-
менения таких устройств па действующих фабриках, где требуемый
перепад высот около 3—3,5 м не всегда может быть обеспечен.
Загрузочно-обесшламливающее устрой-
ство с двумя последовательно расположен-
ными дуговыми ситами. На обогатительной фабрике
Таблица 34
Технические характеристики загрузочно-обесшламливагощих
устройств УЗ-2 и УЗ-З
Показатель УЗ-2 УЗ-З
Площадь дугового сита, м2 3,44 5,24
Рабочая ширина сита, м 1,72 2,62
Радиус кривизны сита, м 1,90 1,90
Размер щели сита, мм Габаритные размеры, мм: 1,00 1,00
длина 4770 4770
ширина ...... 2500 3400
высота 3200 3200
217
Западно-Сибирского металлургического комбината перед отсадоч-
ными машинами установлено обесшламливающее устройство фирмы
«SKB», состоящее из двух дуговых сит, через которые последова-
тельно проходит исходное питание отсадочной машины (рис. 117).
Такая схема подготовки позволяет получать хорошо обесшламленный
уголь при достаточно высокой производительности.
Рис. 117. Загрузочпо-обесшламливающее
устройство с чвумя последовательно располо-
женными дуговыми ситами
Однако устройство с последовательно соединенными дуговыми
ситами имеет большие габаритные размеры, особенно по высоте,
и с точки зрения рациональной компоновки оборудования значи-
тельно уступает описанным выше загрузочным устройствам.
1 Технологические результаты работы обесшламливающеги устрой-
ства по данным обогатительной фабрики одного из металлургических
заводов при обесшламливании угля класса 0—25 мм следующие:
эффективность отделения шлама (класса 0—0,5 мм) 81%, воды до
Ситовый состав продуктов обесшламливания приведен в табл. 35.
Загрузочно-обесшламливающее устрой
ство с комбинированной формой щелевид-
ного сита (рис 118). Щелевидпые сита дуговой формы исполь-
зуются не во всех конструкциях загрузочно-обесшламливающих
устройств. Так, на ЦОФ «Калининская» и «Кадиевская» установлены
загрузочные устройства фирмы «Ник» (Франция), у которых щеле-
видное сито имеет кривизну только в загрузочной части. При такой
комбинированной форме щелевидного сита несколько увеличивается
срок его службы, но снижается удельная производительность, так
как на прямых участках материал обезвоживается менее интенсивно,
чем на криволинейных. Для оснащения отсадочных машин мелкого
угля с рабочим отделением шириной 3,2 м требуются четыре секции
218
таких обесгпламливающих устройств. Распределение потока по сек-
циям производится в желобе-диффузоре, соединяющем обезвожива-
ющие секции с питающим желобом. Для равномерного распределе-
ния исходного материала по секциям в желобе-диффузоре имеются
подвижные шибера.
Гис. 118. Загрузочпо-обесшламливающее устройство с комбинированной фор-
мой щелевидного сита
Таблица 35'
Ситовый состав продуктов обесшламливания, полученных
на устройстве с двумя дуговыми ситами, %
Класс, мм Надрешетный продукт Подрешетный продукт
25.0-1 О 88,9 —
1 0—0.8 2 2 20
0,8—0,5 3,0 5,0
lice г о 25—0,5 94,1 7,0
0,5—0,3 1,9 7,2
0 3-0,1 18 29,0
0.1-0.0 2.2 56.8
Всего 0,5—0 5,9 93,0
21»
Загрузочно-обесшламливающее устрой-
ство с поворотным дуговым ситом (рис. Г19).
Фирмой «Хейл энд Петерсон» (США) выпускается загрузочное уст-
ройство, снабженное довольно простым поворотным устройством,
позволяющим быстро поворачивать дуговые сита на 180°. Необходи-
мость этой операции возникает
особенно часто при обесшламлива-
нии материалов с повышенной
Рис. 119. Загрузочно обесшламлива
ющее устройство с поворотным
дуговым ситом:
1 — входной патрубок; 2 — направля-
ющий желоб; з — дуговое сито; 4 —
устройство для поворота дугового сита;
5 — направляющий лист для надрешет-
ного продукта; 6 — входное окно для
подрешетного продукта
бежных странах. Преимущества
в их компактности, отсутствии движущихся частей, достаточно высо-
кой эффективности по отделению воды и шлама, простоте обслужива-
ния и в конечном итоге в малых капитальных и эксплуатационных
затратах по обесшламливанито исходного материала перед загрузкой
его в отсадочную машину.
Существенным недостатком загрузочпо-обесгаламливающих уст-
ройств с дуговыми ситами является быстрое изнашивание сит и про-
грессирующее увеличение ширины щели между колосниками в тече-
ние всего периода эксплуатации сита. С увеличением щелевых за-
зоров возрастает крупность твердого остатка в подрешетном про-
абразивностью. При повороте
дугового сита увеличивается срок
его службы и повышается эффек-
тивность работы. Центральный
угол дуги сита составляет 60°.
Ширина щели выбирается от 0,5
до 1,5 мм в зависимости от тре-
буемой степени обесшламливания.
Дуговые сита изготовляются
трех типоразмеров с кривизной
радиусом 500, 760 и 1520 мм.
Ширина сита может быть любой
в зависимости от ширины от-
садочной машины. Распределение
потока по ширине сита дости-
гается с помощью направляющих
полос, установленных в загрузоч-
ной части устройства. Для замед-
ления схода надрешетпого про-
дукта разгрузочный конец сита
устанавливается под углом 30°
(не более) к горизонтальной пло-
скости.
Загрузочно-обесшламливающпе
устройства с дуговыми ситами раз-
личного конструктивного испол-
нения нашли широкое применение
как на обогатительных фабриках
Советского Союза, так и в зару-
этого типа устройств заключаются
220
дукте и увеличивается его количество. Это усложняет работу аппара-
тов водно-шламового комплекса, а на углеобогатительных фабриках,
имеющих флотационные установки, может привести к повышенным
потерям горючей массы с отходами флотации. Для предотвращения
1 —. обссшламливающий бункер; 2 — загрузочный желоб; 3 — отбойный лист; 4 — желоб
для слива; 5 — рукав для вторичного шлама; 6 —перелив элеватора; 7 —элеватор, 8 —
секторный затвор; 9 — направляющий лист; 10 — камера вторичного обесшламливания;
11 — барабанный питатель; 12 — нижний промывочный карман; 13 — верхние промывочные
карманы; 14 — воздухоотделитель; 15 — задвижка; 16 — распределительный бачок
возможных трудностей с улавливанием и обработкой шламов необхо-
димо периодически контролировать величину зазоров в щелевидных
ситах, и, если они увеличились более чем па 25—30% против перво-
начального значения, сита необходимо заменить. В условиях угле-
обогатительных фабрик срок службы дуговых сит из нержавеющей
стали при условии правильной их эксплуатации обычно составляет
800—1000 ч, а при обогащении антрацитов — 300—400 ч.
Чтобы предотвратить преждевременное изнашивание сита, не-
обходимо равномерно распределить нагрузки по его ширине и
221
обеспечить строго тангенциальный подвод исходного материала. Это
способствует также повышению эффективности обесшламливания.
Указанные выше недостатки дуговых сит стимулировали поиски
других методов обесшламливания, основанных на бесситной класси-
фикации исходного материала. Были исследованы, а в некоторых
случаях и применены в промышленных масштабах различные устрой-
ства, основанные на гидравлической классификации исходного ма-
териала.
Обесшламливание в элеваторных зумпфах.
Для отделения тонкого шлама на обогатительных фабриках часто
применяются элеваторные зумпфы, принцип разделения в которых
основывается на гидроклассификации, т. е. на различной скорости
падения в водной среде частиц различной крупности. В элеваторных
зумпфах осевшие вниз крупные классы обесшламленного материала
удаляются элеватором, а частицы шлама крупностью ниже гидравли-
ческой крупности разделения с основной массой воды выносятся через
перелив зумпфа и поступают на дальнейшую обработку. Гидроклас-
сификации в элеваторных зумпфах чаще всего подвергается кон-
центрат отсадочных машин. Для подготовки исходного материала
к отсадке элеваторные зумпфы в настоящее время применяются редко,
несмотря на то, что они могут обеспечить стабильный режим обес-
шламливания и более высокую технологическую эффективность этой
операции. На рис. 120 показано гидроклассификационное устрой-
ство, работающее на обогатительной фабрике «Беловская» в Кузбассе.
Элеваторные зумпфы громоздкие, имеют низкую эксплуатационную
надежность элеватора, производящего забор обесшламленного ма-
териала из зумпфа. Поэтому их применение для обесшламливания
исходного питания отсадки ограниченно. Однако можно ожидать, что
с улучшением конструкции и эксплуатационных качеств элеваторов
будет повышена надежность их работы. Тогда подготовка материала
перед отсадкой в элеваторных зумпфах, по-видимому, может заме-
нить обесшламливание па щелевых ситах.
2. ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЕ ОТСАДОЧНЫХ МАШИН
В современных отсадочных машинах колебания постели в боль-
шинстве случаев производятся за счет энергии сжатого воздуха.
Поэтому его параметры игцают первостепенную роль при расслоении
материала по плотности.
Характер колебательного режима отсадки, т. е. цикл отсадки,
зависит от конструкции воздушных пульсаторов, которые были под-
робно рассмотрены в предыдущей главе. Однако расслоение ма-
териала в отсадочной машине зависит не только от воздушного цикла,
но и от входных параметров сжатого воздуха — давления, расхода
и стабильности этих показателей.
Система воздухоснабжения отсадочных машип должна обеспечить
необходимый расход сжатого воздуха заданного давления с его ми-
нимальными колебаниями. Это является исходным условием для вы-
222
бора воздуходувного устройства и схемы воздухоснабжения. Так как
воздух поступает в отсадочную машину дискретно только в течение
определенного периода воздушного цикла, а воздуходувная машина
работает непрерывно, то между отсадочной машиной и воздуходувкой
необходимо иметь промежуточную емкость — воздухосборник для
Рис. 121. Схема воздухо- и водоснабжения отсадочных машпп:
1 — воздуходувка; 2 — отсадочная машина; 3 — воздушный коллектор отсадочной
машины; 4 — водяной коллектор отсадочной машины, 5 — напорный бак оборотной
воды; 6 — циркуляционный насос; 7 — сборник оборотной воды; S — воздухосбор-
ник
стабилизации давления сжатого воздуха. Это тем более необходимо,
есЛи в эксплуатации находятся несколько отсадочных машпп. В этом
случае стабилизируется пе только давление, по и расход воздуха.
Объем воздухосборника зависит от рабочей площади отсадочных ма-
шин. Он определяется из расчета 0,7—1 м3 на 1 м2 решета отсадоч-
ного отделения. Если воздухосборник предназначен для нескольких
машин, то его вместимость должна быть увеличена против расчетной
на 15—20% . Воздухосборник располагается вблизи от воздуходувки.
При значительном удалении отсадочной машины от общего возду-
хосборника рекомендуется устанавливать индивидуальные сборники
объемом 2—3 м3 непосредственно около отсадочной машины. Типич-
ная схема воздухоснабжения показана на рис. 121.
Аналитическим расчетом трудно определить точный расход сжа-
того воздуха для отсадочной машины, так как необходимо знать
характеристики воздушных сетей, учитывать взаимное влияние рабо-
тающих машин, а также зависимость размаха колебаний постели от
223
качества и количества материала, поступающего на отсадку. Однако
с достаточной для практики точностью расход воздуха может быть
определен по упрощенным зависимостям с использованием экспери-
ментальных данных, полученных в промышленных или лаборатор-
ных условиях. Удельный расход воздуха, приведенный к нормаль-
ным условиям и отнесенный к 1 м2 рабочей площади отсадочной
машины, определяется из баланса массового расхода воздуха на воз-
душную камеру за один цикл пульсаций:
<1 == 6 • (р„—рк)+ Лр (ратн + рср)], (167)
где q — удельный расход воздуха, нм3/(м2-ч); п — число пульса-
ций в 1 мин; Vn — свободный объем воздушной камеры к началу
впуска воздуха, м3; /р — рабочая площадь отсадочной машины, м2;
рп — избыточное давление воздуха в начале впуска, Н/м2; рк —
избыточное давление воздуха в камере в конце выпуска, Н/м2
(при полном выхлопе воздуха из камеры рк = 0); hp — раз-
мах колебаний воды в рабочем отделении, м; рагн — атмосферное
давление воздуха, Н/м2; рср — среднее избыточное давление воз-
духа за период впуска, Н/м2.
Значение Vo можно определить, зная геометрические размеры
воздушной камеры и минимальный перепад уровней Но между воз-
душным и рабочим отделениями отсадочной машины. По эксперимен-
тальным данным, величина Но при обогащении мелких углей соста-
вляет 0,35—0,40 м, а для крупных и ширококлассифицированных
углей — 0,40—0,45 м. Средние давления в различных периодах цикла
и их зависимость от избыточного давления воздуха в воздухосборнике
для отсадочных машин типа ОМ были найдены при анализе осцилло-
грамм, снятых в промышленных условиях. Определены следующие
зависимости рп = 0,8 р0 и рср = 0,67ро для профилированных окон
и при паузе не более 10%; для прямоугольной формы окоп рср = ри
для отсадочных машин, работающих с неполным выхлопом, рк =
= 0,7 Рк.
Средние удельные расходы воздуха и необходимое давление для
наиболее распространенных типов отсадочных машин дапы в табл. 36,
Таблица 36
Удельные расходы воздуха и необходимое давление для наиболее
распространенных типов отсадочных машин
Тип отсадочной машины 4 Нрупиость, мм Средний удельный расход воздуха, мя/(м’«ч) Избыточное давление в воздухосборнике, кгс/см"
ом 0,5—13 180 0,24—0,26
ом > 13 300 0,28—0,30
БОМ 0,5—13 200 0,19—0,22
БОМ > 13 360 0,22—0,27
ОМА 6—250 330 0,40—0,60
224
со
«б
ts
ft
vc
Ь
TB-200-1,4 12 000 D Z) Э 1 J-. о о m Ш Ш g g СО Ш СО ST 2 go СО со со 04 од m со
ТВ-20П-1.25 12 000 z X м од , LQ СО СО Щ Ш СП Z; gm о со m 00 2 2 О О 05 СО со CM st< ОД
TB-80-1,6 о о с m Z Z ОД ОД С5 о со ООО Ш Ш Г- *J-> CM ZjO 05 ш ю ОД Ш СМ ’ГЧ ягн <
TB-80-1,4 с с с m z. с с st см Jh z-ч о со ю о о 05 (=) ОД 00 Ш Г* । r-mm О1 ОД ОД ’•ГЧ <
TB-80-1,2 с о с m од СМ О со О СМ 1Л о с О М 1 mm LQ ю О1 со 4 см m С5 ^ч CQ m Ю хгн Q CM CQ СМ <
TB-50-1.G 3000 С с с С£ од ^ч- о со ооо in 05 gm м* со in г- J । 2 05 I- со m m ОД CM од <
ТВ 42-1,4 с о Ю О1 С С С М см So ОШ ООО > mm о чгч LO L- од m 05 со m m m О ОД ОД ^ГЧ <
Показатель Производительность, мЗ/ч . . Повышение давления, мм вод. ст Число рабочих колес .... Тип электродвигателя .... Мощность электродвигателя, кВт Частота вращения, об/мин . . Масса агрегата с электродви- гателем, кг Габаритные размеры, мм: длина . ширина высота
15 Заказ 375
225
составленной на основании практических показателей ряда угле-
обогатительных фабрик.
В зависимости от требуемого расхода и давления воздуха выби-
рается воздуходувка с некоторым запасом производительности на
возможные утечки воздуха в системе воздухоснабжения. Для совре-
менных типов отсадочных машин чаще всего применяются центро-
бежные турбовоздуходувки типа ТВ (табл. 37).
На старых фабриках, оснащенных отсадочными машинами типа
БОМ или «Гипрококс», для подачи воздуха в большинстве случаев
применяются двухступенчатые вентиляторы ВД-1 или ВД-2 произво-
дительностью 8500 м3/ч и избыточным давлением 0,20 кгс/см2. Вслед-
ствие недостаточного давления эти воздуходувки часто не обеспечи-
вают необходимого разрыхления постели и получения высоких по-
казателей разделения. Поэтому и на старых обогатительных фабри-
ках они заменяются воздуходувками типа ТВ.
3. ВОДОСНАБЖЕНИЕ ОТСАДОЧНЫХ МАШИН
В отсадочных машинах вода транспортирует исходный материал
к машине и легкий продукт к сливному порогу (транспортная вода).
Она является одним из основных регулировочных факторов для под-
держания оптимальной разрыхленности (подрешетпая вода).
Роль воды в процессе отсадки подробно рассматривается в следу-
ющей главе. Здесь же рассмотрены вопросы, связанные с подачей
воды в отсадочные машины.
Основные требования, предъявляемые к системе водоснабжения,
сводятся к поддержанию постоянного давления в водяном коллек-
торе отсадочной машины и удовлетворению требуемого расхода воды
для транспортных и технологических нужд.
В отсадочных машинах используется оборотная вода, много-
кратно циркулирующая в схеме обогатительной фабрики. Оборотная
вода осветляется в различных устройствах — пирамидальных от-
стойниках, радиальных сгустителях, гидроциклонах. Для отделения
наиболее тонких глинистых частиц используется флотация, с по-
мощью которой зти частицы выводятся из циркуляции в виде отхо-
дов флотации.
После прохождения через осветлительные устройства оборотная
вода не полностью освобождается от твердых частиц и в отсадочную
машину возвращается некоторым содержанием твердого. Для нор-
мального протекания процесса отсадки содержание твердого остатка
в оборотной воде не должно превышать 80—100 г/л, в особенности
это ограничение важно для подрешетной воды.
На фабриках с современными схемами водно-шламового хозяй-
ства в качестве транспортной воды используют оборотную воду,
прошедшую только первичную стадию осветления и содержащую до
100 г/л твердых частиц. В качестве подрешетной воды используют
практически чистую осветленную воду, получаемую при флокуляции
и сгущении отходов флотации.
22G
Для поддержания постоянного давления оборотной воды в си-
стеме водоснабжения предусматривается напорный бак вместимостью
в пределах часового расхода, чтобы компенсировать "колебания в рас-
ходе воды без существенного изменения уровня в баке. Непосред-
ственная подача оборотной воды от насосов в питающие трубопроводы
О
Рис. 122. Гидравлическая характеристика насоса 12НДс при п =1450 об/мин
отсадочных машин не нашла применения вследствие возника-
ющих по разным причинам колебаний производительности циркуля-
ционных насосов и частых изменений расхода подрешетной воды,
связанных с регулировкой отсадочной машины. Непосредственное
соединение циркуляционного насоса с отсадочной машиной неблаго-
приятно сказывается как па работе самого насоса, так и на техноло-
гических показателях отсадки. Наиболее распространенную схему
водоснабжения отсадочной машины см. на рис. 121.
Для перекачки оборотной воды чаще всего применяются центро-
бежные насосы типа НДс и НДн (табл. 38).
Цифры и буквы, входящие в марку насосов, расшифровываются
следующим образом: цифра означает диаметр напорного патрубка
в миллиметрах, уменьшенный в 25 раз (например, в насосе 12НДс
диаметр напорного патрубка равен 300 мм); Н — насос; Д — дву-
сторонний (рабочее колесо двустороннего входа); с — среднена-
порный, н — низконапорный.
В табл. 38 указаны параметры насосов при максимальных диа-
метрах рабочих колес. Насосы НДс и НДн поставляют и с рабочими
колесами меньших диаметров. При этом производительность, папор
и потребляемая мощность соответственно снижаются. На рис. 122
показана характеристика насоса 12НДс с п — 1450 об/мин, при раз-
личных диаметрах рабочих колес.
15*
227
Таблица 38
Технические характеристики насосов типов НДе и НДн
Марка насоса производитель- ность, м’/ч Полный напор, м Частота вращения, об/мин Мощность электро- двигателя, кВт К. п. д. насоса, % Допустимая ваку- умметрическая вы- сота всасывания, м Диаметр рабочего колеса, мм Масса насоса, кг
1000 24 960 100 85 5,0 460 1180
12НДс 1260 64 1450 270 88 3,6 460 1180
1260 37 960 160 87 5,0 540 1592
14НДс 1800 86 1450 500 88,5 0,5 540 1592
1980 34 730 225 91 4,8 700 3300
18НДс 2700 58 960 520 91 1,3 700 3300
2700 39 730 340 90 4,8 765 4210
20НДс 3420 71 960 800 91 1.3 765 4210
3600 52 730 600 92 4,4 860 5550
22НДс 4700 90 960 1350 92 1.0 860 5550
5200 51 600 850 89 4,8 990 8000
24НДс 6500 79 750 1600 92 2,0 990 8000
1980 21 960 140 85 5,2 460 5000
16НДи 1500 15 750 100 83 6,6 460 5000
3240 32 960 350 89 2,9 550 1650
20НДн 2500 17,5 730 155 89 5,7 550 1650
5000 26 730 450 90 3,0 (>90 3000
24НДн 4000 16,5 585 220 90 5,5 690 3000
При выборе насоса для перекачки оборотной воды определя-
ющими параметрами являются производительность и напор. Однако
следует учитывать также и коэффициент полезного действия, кото-
рый будет в этом случае характеризовать насосную установку. Не-
обходимо выбирать наиболее экономичный режим работы насоса,
т. е. оптимальное сочетание производительности и напора, обеспечи-
вающие максимальный к. п. д. При работе насоса с производитель-
ностью ниже или выше оптимальной (в данном случае 1260 м3/ч)
существенно снижается к. п. д. насосной установки и, естественно,
увеличивается удельный расход электроэнергии (см. рис. 122). Доля
энергии, потребляемой насосами, в общем энергетическом балансе
обогатительной фабрики довольно высокая. Поэтому выбор рацио-
нальных режимов для насосов может способствовать сокращению
228
удельного расхода электроэнергии по фабрике в целом. Практиче-
ски это сводится к определению фактически необходимого напора
(геометрический перепад высот плюс гидравлическое сопротивление
сети) и потребной производительности насоса, обычно определяемой
по удельному расходу воды на 1 т обогащаемого материала. По этим
исходным данным подбираются марка насоса и диаметр рабочего
колеса, соответствующего максимальному значению к. п. д. Следует,
однако, иметь в виду, что при работе насосов на оборотной воде с по-
вышенным содержанием в ней твердых частиц рабочее колесо быстро
изнашивается и производительность насоса снижается. Поэтому при
выборе насоса следует ориентироваться на более высокую (по срав-
нению с расчетной) производительность. Кроме насосов типа НДс
и НДн в практике обогащения для перекачки оборотной воды при-
меняют также насосы типа Д различной производительности и на-
пора, а на фабриках при коксохимических заводах — насос типа
«Гипрококс» производительностью 1500 м3/ч и напором 35 м. На
фабриках малой производительности с большим содержанием твердых
частиц в оборотной воде иногда применяют шламовые насосы ШН-270
или 8ШНВ. Однако насосы этого типа имеют малую производитель-
ность. Для перекачки оборотной воды требуется установка несколь-
ких единиц указанного оборудования.
Высокопроизводительные насосы типов НДс, НДн и Д предназ-
начены для работы на чистой воде. Применение их для перекачки
оборотной воды, содержащей твердый остаток, связано с известными
трудностями.
Насосы высокой производительности, специально предназна-
ченные для перекачки загрязненных шламом оборотных вод, нашими
машиностроительными заводами пе выпускаются.
Глава VII
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ОТСАДКИ
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Несмотря на разнообразие условий промышленного применения
отсадки, основное требование, предъявляемое к отсадочной машине
как технологическому аппарату, остается во всех случаях одина-
ковым. Оно сводится к разделению исходного материала на фракции
различной плотности с максимально возможной точностью при до-
пустимой удельной производительности. Так как между точностью
разделения и производительностью отсадочной машины существует
тесная взаимосвязь, то выбор удельных нагрузок всегда нужно про-
изводить с учетом показателей разделения, причем уровень эффек-
тивности в большинстве случаев является определяющим.
Это положение вытекает из того очевидного факта, что стоимость
конечных полезных продуктов, выпускаемых отсадочной машиной
за весь период ее эксплуатации, несоизмеримо выше стоимости самой
машины. Поэтому даже незначительное снижение извлечения полез-
ного продукта вследствие перегрузки отсадочной машины приводит
к зкономическим потерям, значительно превосходящим затраты на
установку отсадочной машины большей производительности или
даже дополнительной машины.
Степень извлечения продуктов и их качество зависят не только
от эффективности обогащения, но и от вещественного состава исход-
ного материала.
Эффективность обогащения отсадкой или точность разделения по-
казывает, насколько близки практические результаты отсадки к тео-
ретически возможным, т. е. насколько точно фракции различной
плотности распределились по конечным продуктам отсадки.
Чем меньше продукты отсадки засорены посторонними фракциями,
тем лучше их качествен меньше потери полезного продукта с отхо-
дами обогащения.
Для оценки технологической эффективности обогащения приме-
няются различные аналитические, графические или графоаналитиче-
ские критерии [11, 48, 147], основанные на характеристике каче-
ства продуктов обогащения или их фракционном составе.
Наиболее общим показателем технологической эффективности,
пригодным для оценки результатов обогащения полезных ископае-
мых различными методами, является степень извлечения полезного
продукта. Этот показатель может служить объективным критерием
оценки технологической эффективности схемы обогащения в целом,
230
в особенности при обогащении руд, когда для извлечения полезного
продукта применяются в сочетании с предварительным дроблением
и тонким измельчением различные методы обогащения.
Так как при обогащении в отсадочных машинах используется
различие плотностей отдельных компонентов механической смеси
(исходного материала), критерий для оценки гравитационного обо-
гащения должен отражать точность разделения исходного материала
на фракции различной плотности, хотя плотность является лишь
косвенным параметром, достаточно тесно скоррелированным с пока-
зателем качества концентрата (например, зольностью или содер-
жанием полезного компонента). Фракционный состав продуктов от-
садки дает наиболее объективную и полную информацию о точности
разделения исходного материала по плотности. Однако практическое
использование этого метода в некоторых случаях затруднено вслед-
ствие отсутствия дешевых и нетоксичных тяжелых жидкостей, в ко-
торых можно было бы расслоить пробы продуктов отсадки, имеющих
высокую плотность, например концентраты руд черных и цветных
металлов.
При невозможности использовать тяжелые жидкости иногда де-
ление исходного сырья и продуктов отсадки на фракции различной
плотности производят в лабораторных аппаратах, действие которых
основано на гравитационных принципах разделения (гидравлические
пульсаторы, лабораторные отсадочные машины, концентрационные
столы и др.). Эти методы не обеспечивают необходимой точности.
Поэтому способы оценки на основании фракционного состава продук-
тов отсадки в рудной практике применяются редко. Оценку резуль-
татов обогащения производят по общеизвестным показателям извле-
чения металла в концентрат и в хвосты (потери металла), определя-
емых по следующим формулам:
ek = Vv =
-•-^-4-100;
а с — b
ехв = (100-у) 4- =
h._^_±ioo,
а с—Ъ
где ек и ехв — извлечение металла в концентрат и хвосты, %; у —
выход концентрата, %; а, Ъ, с — содержание металла в исходной
руде, хвостах и концентрате, %.
Оценка точности разделения по фракционному составу продук-
тов гравитационного обогащения широко применяется при обога-
щении углей и антрацитов. Плотности водных растворов сравни-
тельно дешевого и малотоксичного хлористого цинка ZnCl2 могут
быть получены в необходимом для оперативного контроля интервале
1300—2000 кг/м3. Расслоение продуктов обогащения в растворах
хлористого цинка используется для экспресс-коптроля, при регу-
лировке отсадочных машин и оперативном управлении про-
цессом отсадки, а также при генеральных опробованиях новых и
231
модернизированных машин — для определения их технологической
эффективности.
Плотность жидкости для расслоения угольного концентрата
обычно составляет 1400—1500 кг/м3, для породы — 1800 кг/м3. При
обогащении антрацитов экспресс-контроль концентрата и породы
производится в жидкости плотностью 1900 кг/м3. Оперативный кон-
троль заключается в определении количества посторонних фракций
в каждом продукте отсадки. При существенном отклонении засорен-
ности от установленных норм корректируют режим отсадки.
При сравнении отсадочных машин или различных режимов их
работы оценка таким способом затруднена. Опробование трех конеч-
ных продуктов отсадки с расслоением каждого из них на три фракции
(легкую, среднюю и тяжелую) будет представлено девятью показа-
телями. Из них шесть будут характеризовать взаимозасоренность.
При сравнении результатов обогащения на двух отсадочных маши-
нах мало вероятно, чтобы шесть показателей разделения одной из
машин оказались лучше, чем у другой. Чаще бывает, что засорен-
ность, например, концентрата в одной машине меньше, но потери
легких фракций в породе больше или больше содержание посторон-
них фракций в промежуточном продукте. В этом случае отдать
предпочтение одной из отсадочных машин весьма трудно, и оценка
часто носит субъективный характер. Для сравнительной оценки
удобнее определять суммарную засоренность всех продуктов от-
садки — ак -ф апп +ап> где ак, апл> ап — количество посторон-
них фракций в концентрате, промпродукте и породе в % к исход-
ному углю. В этом случае эффективность разделения в отсадочной
машине оценивается однозначно. По суммарному засорению может
быть определен критерий точности разделения т], с помощью кото-
рого устанавливают аналитическую взаимосвязь между точностью
разделения и производительностью отсадочной машины (см. главу II).
Эффективность работы отсадочных машин по суммарному засо- ‘
рению конечных продуктов отсадки дана ниже.
Суммарное засорение Ja,
% к исходному углю
<40
4,0—8,0
8,0—14.0
14 Q—20,0
>20.0
Результагыраздслепия
Очень хорошие
Хорошие
Удовлетворительные
Неудовлетворительные
Очень плохие
Методы оценки эффективности обогащения по взаимному засоре-
нию продуктов отсадки, в том числе и по суммарному засорению,
используют для оперативного контроля работы отсадочных машин
и для сравнения и выбора отсадочных машин различных типов или
различных режимов их работы.
Для сравнения отсадки с другими методами обогащения удобнее
пользоваться среднегеометрическим показателем извлечения в раз-
личные продукты «своих» фракций. Этот показатель также рассчиты-
232
(169)
вают по фракционным составам продуктов отсадки и исходного ма-
териала. Например, при обогащении углей «своими» фракциями для
концентрата являются легкие фракции (обычно плотностью
<1500 кг/м?), для промпродукта — средние (1500—1800 кг/м3), для
породы — тяжелые (>-1800 кг/м3). Среднее извлечение фракций
в заданном для каждого,продукта интервале плотностей в соответст-
вующий продукт определяют по формуле
8ф. ср ~ 82, - • • 8п, (168)
где 8ф.ср — среднее извлечение фракций в продукты; 8Х, е2, ...»
8П — извлечение «своих» фракций в продукты; п — количество про-
дуктов.
Извлечение для каждого продукта определяется как отношение
содержания данной фракции в продукте к содержанию этой фракции
в исходном материале или по формуле
(юо-2 ^ПОСт)
8 =----------------
Ут
где е — извлечение, %; уф — фактический выход продукта, %; ут —
содержание данной фракции в исходном материале; 2апост — сумма
посторонних фракций в данном продукте, % к продукту.
В табл. 39 дан пример определения суммы посторонних фракций
2« и извлечений еф «своих» фракций в продукты по данным фрак-
ционных анализов, полученных при опробовании отсадочной ма-
шины мелкого угля на ЦОФ «Калининская». Значение критерия точ-
ности разделения для этого примера будет
. 100 , 100 „ ПР
и = In——- = In —ттг = 2,96,
V а 5 17
а среднее значение извлечения фракций в продукты
еФ. ср = ек8пп8п — 0,98 • 0,58 ♦ 0,94 = 0,81.
Кроме перечисленных выше способов определения эффективности
разделения материала в отсадочных машинах в практике обогащения
широко применяется метод Тромпа-Терра, основанный на вероят-
ностном распределении фракций различной плотности между про-
дуктами обогащенпя. Параметрами оценки при этом методе являются
среднее вероятное отклонение Ер и погрешность разделения I. Оба
показателя определяются графоаналитическим путем по кривым рас-
пределения фракций в концентрате, промпродукте и породе. Для
построения кривых (рис. 123) по оси абсцисс откладываются плот-
ности элементарных фракций, а по оси ординат — извлечение этих
фракций. Первая кривая характеризует извлечение фракций в по-
роду и промпродукт, вторая — только в породу. По точкам пересече-
ния кривых ординаты, соответствующей извлечению 50%, определя-
ются плотности разделения рр, т. е. плотности таких элементарных
233
Таблица 40 ных машин Результаты разделения Хорошие Удовлетворительные Неудовлетворительные Хорошие У довлетворительи ые Неудовлетворительные
погрешности разделения для отсадоч! )сть разделения - <0,20 0,20-0,25 >0,25 С °’ 1 VS С -О >сч о' А
Высокая плотнс <0,16 0,16-0.20 >0,20 сс О*- 'ГН с <=> 1 V° с >0,16
Среднее вероятное отклонение и зть разделения СО СО «ЧсО о (М о I о vs л о <0,10 0,01-0,20 >0,20
Низкая плотно) си Ы S S и Q rt Ч <0,08 0,5-13 0,08-0,13 >0,13 <0,07 13—100 007—010 >0,10
234
фракций, одна половина которых уходит в легкий продукт,
а другая — в тяжелый. В нашем примере граничная плотность для
отделения концентрата от породы и промпродукта равна 1,53 кг/дм3
(1530 кг/м3), а для выделения породы — 1,82 кг/дм3. Среднее вероят-
ное отклонение определяется i
фракций, извлечение ко-
торых составляет 75 и
25%:
Ер . (HQ)
как половина разности плотностей
Плотность, г/см 3
Рис. 123. Кривые распределения фракций
по плотности для определения Ер и I
Чем больше этот интервал
плотностей, тем менее
точно произошло разде-
ление материала. Графи-
чески это выражается в
уменьшении угла наклона
линейных участков кри-
вых к оси абсцисс.
Показатель Ер изме-
ряется в единицах плотно-
сти и характеризует точ-
ность работы отсадочных
машип при обогащении
углей, антрацитов и слан-
цев. Он колеблется в пре-
делах 0,06—0,30 г/см3
(кг/дм3). Значение Ер мало
зависит от фракционного
состава исходного мате-
риала, но зависит от его
крупности и плотности
разделения. С уменьше-
нием крупности обогащае-
мого материала и увели-
чением плотности разделе-
ния среднее вероятное
отклонение возрастает.
Чтобы^исключить влияние
ция) предложил эффективность обогащения угля в отсадочных маши-
нах оценивать показателем погрешности разделения
т______________________________
плотности разделения П. Белюгу (Фран-
(171)
Рр—1
Показатели Ер и I рекомендованы международной организацией
по стандартизации ISO в качестве критериев для оценки эффектив-
ности обогащения.
В Советском Союзе этот способ широко применяется для оценки
эффективности обогащения угля гравитационными методами.
235
Показатели Ер и I используются проектными организациями при
расчете практических балансов обогащения.
В табл. 40 даны значения Ер и I для отсадочных машин мелкого
и крупного углей, полученные в результате промышленных исныта-
ний отсадочных машин различных конструкций в угольных бассей-
нах страны.
Для каждого из рассмотренных выше методов технологической
оценки работы отсадочных машин имеются условия преимуществен-
ного использования:
текущий контроль отсадочных машин и их оперативная регули-
ровка — метод взаимных засорений продуктов;
сравнение и выбор различных типов отсадочных машин — метод
суммарных засорений и критерий точности разделения;
сравнение отсадочных машин с другими аппаратами гравитацион-
ного обогащения — метод извлечения «своих» фракций в продукты;
расчет практического баланса обогащения при проектировании
фабрик, приемка и сдача гарантийных показателей технологической
эффективности для отсадочных машин и других аппаратов грави-
тационного обогащения в случае экспортно-импортных поставок —
метод Тромпа-Терра с использованием показателей Ер и I. Не исклю-
чается также возможность одновременного применения нескольких
методов с одной и той же целью, если в этом возникает необходимость.
Приведенные выше способы определения технологической эффек-
тивности позволяют достаточно объективно оценить конечные резуль-
таты отсадки, независимо от условий их получения. Значительно
труднее определить влияние отдельных факторов на результаты
отсадки, тем более количественно оценить степень этого влияния.
Между тем практика обогащения очень часто требует дифференци-
рованно оценивать влияние различных факторов на качество продук-
тов отсадки и степень извлечения полезного продукта, в частности
определять влияние вещественного состава исходного материала,
удельных нагрузок, гидродинамических параметров, конструктивных
особенностей машины и др.
Эти сведения необходимы в первую очередь для регулировки и
паладки отсадочных машин и определения их технологических воз-
можностей при обогащении того или иного сырья. Для анализа раз-
личных факторов, влияющих на результаты обогащения, отсадочную
машину можно рассматривать как динамическую систему, состоящую
из каналов материальных потоков и энергетических воздействий,
создающих оптимЕЙтыше условия расслоения материала по плот-
ности.
На расслоение исходного материала влияет подрешетная вода,
играющая важную роль в достижении оптимальной разрыхленности.
и формировании отсадочной постели. По мере продвижения материала
в отсадочной машине происходит его расслоение, формируется по-
стель, состоящая из легких, средних и тяжелых продуктов, которые
разгрузочными устройствами удаляются из машины в конечном
виде.
236
Как материальные потоки, так и энергетические воздействия
характеризуются различными параметрами, информация о которых
и служит основой для анализа процесса отсадки.
На рис. 124 схематично изображены основные факторы, влия-
ющие на эффективность обогащения, и факторы, направленные на
Рис. 124. Основвые факторы, влияющие ва эффективность обогащения
оптимизацию процесса отсадки. По функциональному признаку все
факторы разбиты на:
технологические, объединяющие качественно-количественные ха-
рактеристики исходного материала;
гидродинамические, характеризуемые параметрами сжатого воз-
духа и подрешетпой воды;
конструктивные, зависящие главным образом от способа раз-
грузки продуктов отсадки.
В результате взаимодействия различных независимых факторов
и целенаправленного воздействия на процессы расслоения и раз-
грузки продуктов выдаются конечные продукты, в той или иной сте-
пени отвечающие нормируемым показателям.
237
2. КРУПНОСТЬ И ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ
Влияние крупности обогащаемого материала на точность его раз-
деления по плотности давно установлено практикой обогащения.
Однако до сих пор нет достаточно обоснованного теоретического объ-
яснения того, что с уменьшением крупности исходного материала
и увеличением содержания в нем мелких классов результаты обога-
щения ухудшаются. Снижение точности разделения с уменьшением
размера обогащаемых частиц, по-видимому, объясняется большим
влиянием факторов, мешающих точному разделению (вязкость среды,
повышенная турбулентность потоков, соударения частиц различной
плотности и др.), чем при разделении крупных частиц. Так, с умень-
шением крупности частиц возрастает их удельная поверхность, отне-
сенная к единице массы, следовательно, относительно увеличивается
действие вязкостной силы, пропорциональной поверхности, и отно-
сительно уменьшается влияние гравитационной силы, пропорцио-
нальной массе. Эффективность разделения мелких частиц по плот-
ности при этом снижается, а при определенных условиях разделение
становится практически невозможным. В отсадочной машине основ-
ное количество тонких частиц в необогащенном виде уходит через
сливной порог вместе с легким продуктом. Чем больше скорость
потока и чем выше его турбулентность, тем более крупные частицы
уходят в слив.
Механическое взаимодействие между частицами различной круп-
ности и плотности, их встречи и соударения в процессе расслоения
постели также в большей степени отрицательно влияют на точность
разделения мелких частиц, чем при разделении крупного материала.
В пульсирующей постели отсадочной машины совершается непре-
рывное перемещение частиц, стремящихся перейти в свои слои рав-
новесия по плотности. При этом происходят многократные соударе-
ния частиц различной плотности и крупности, в результате которых
изменяются их траектории и скорости движения.
Чем больше размеры частиц, тем меньше они подвержены отри-
цательному действию окружающих частиц при движении к своим
слоям равновесия.
Приведенное рассуждение касается лишь качественной стороны
явления. Для научного объяснения ого необходимы количественная
оценка и математический анализ описанных выше факторов.
Так как пока не найдена аналитическая зависимость, подтвер-
ждающая влияние крупности на эффективность обогащения, следует
более подробно рассмотреть практические данные, полученные
в промышленных условиях или при экспериментальных исследо-
ваниях.
Институтом Сершар (Франция) при обогащении углей крупно-
стью 1—50 мм в опытной отсадочной машине «Баума» получены резуль-
таты [33], показавшие, что с уменьшением крупности точность раз-
деления Ер последовательно убывает (табл. 41), а плотность разде-
ления рр — возрастает.
2°8
с
। 6 I &
i г- Таблица 41
Результаты разделения различных классов крупности при обогащении
угля на опытной отсадочной машине «Баум»
Класс, мм Плотность разделе- ния рр, кг/дм! Среднее вероятное отклонение Ь’р, кг/дм’ Погрешность разде- ления I
20—50 1,81 0,10 0,12
6—20 1,95 0,18 0,19
3-6 2,10 0,22 0,20
1—3 2,10 0,28 0,25
1—50 2,00 0,185 0,185
П. Белюгу, Т. Даниэль, Л. Позетто приводят данные, полученные
в промышленных условиях на отсадочных машинах мелкого угля:
для класса 0,5—10 мм Ef = 0,14 кг/дм3, для класса 0,5—0,8 мм
Ер = 0,23 кг/дм3 [1181.
Исследованиями, проведенными на других французских фабриках,
было установлено, что эффективное обогащение класса >0,3 мм на
отсадочной машине с полевошпатовой постелью возможно только
при условии полного удаления из исходного материала класса 0—
0,3 мм и при содержании твердого в оборотной воде не более 20 г/л.
Асо Киндзиро (Япония) при обогащении смеси различных клас-
сов на опытной установке определил, что точность расслоения мел-
ких классов всегда ниже, чем крупных [41.
Многочисленные исследования по этому вопросу были прове-
дены в Советском Союзе. Исследованиями ИОТТ было установлено,
что при совместной отсадке зерен различной крупности амплитуда
вертикальных беспорядочных перемещений (флюктуаций) возрастает
от крупных классов к мелким, в результате чего эффективность
расслоения последних снижается.
УкрНИИуглеобогащением при исследованиях в промышленных
условиях установлено, что с уменьшением крупности обогащаемого
угля последовательно возрастает плотность разделения pD и сред-
нее вероятное отклонение Ер (табл. 42).
Особенно существенно изменяются эти показатели при крупности
менее 1 мм. Из класса 0,5—1 мм в концентрат переходит большое
количество промежуточных и часть породных фракций, а класс
менее 0,5 мм почти полностью переходит в концентрат в необогащен-
ном виде.
Вопрос о рациональном нижнем пределе крупности угля, обога-
щаемого методом отсадки, неоднократно дискутировался. Сторон-
ники обогащения угля в неклассифицированном виде полагали, что
тонкие классы способствуют повышению общей эффективности про-
цесса. Б. Берд и Д. Митчелл [14] указывали, что заполнение про-
странств, образуемых крупными зернами, мелкими частицами спо-
собствует уменьшению расхода воды и позволяет получить более
Таблица 42
Изменение показателей разделения угля различной обогатимости
в зависимости от его крупности
Обогатительная * фабрика Отсадочная машина Класс, мм Низкая плот- ность разделе- ния Высокая плот- ность разделе- ния
р кг/ дм’ £’р’ . кг/дм3 рр’ , КГ/ДМ» ЕР’ , кг/дм’
Запорожского КХЗ омп 6—10 3—6 1-3 1,40 1,50 1,71 0,08 0,10 0,19 1,67 1,88 2,18 0,12 0,20 0,30
«Узловская» БОМ-М10 модернизи- рованная Гииромаш- обогаще- нием 6—10 3-6 1-3 0,5—1 0,25-0,5 1,41 1.43 1,50 1,96 2,40 0,10 0,12 0,16 0,22 0,32 1,70 1,85 2,15 0,11 0,18 0,30
«Калининская» Фирмы «Пик» 6—10 3—6 1-3 0,5-1 0,25—0,5 1,50 1,51 1,59 1,71 1,91 0,06 0,07 0,12 0,16 0,19 1,80 1,85 2,00 0,13 0,16 0,18
«Октябрьская» БОМ-М16 13—25 6—13 3-6 1-3 0,5—1 0,25—0,5 1,69 1,77 1,82 1,86 1,97 2,18 0,12 0,16 0,18 0,21 0,24 0,26 1,78 1,83 2,06 2,17 0,14 0,18 0,27 0,29
«Брянковская» «Гипро- кокс-47» 13—25 6—13 3-6 1-3 0,5-1 0,25—0,5 1,48 1,50 1,52 1,65 1,73 2,15 0,07 0,11 0.12 0,19 0,21 0,33 1,73 1,76 1,84 2,22 0,10 0,12 0,17 0,30
эффективный режим отсадки. Они рекомендуют для уплотнения по-
стели измельчать часть промежуточного продукта и направлять его
вместе с "исходным материалом в отсадочную машину. Однако при-
менение такого метода на отечественных фабриках не подтвердило
его целесообразность.
В УкрНИИуглеобогащении было экспериментально проверено
влияние содержания класса 0—1 мм в питании машины на общую эф-
фективность отсадки угля крупностью 1—13 мм.
Модель отсадочной машины при дискретной загрузке угля одного
и того же фракционного состава крупностью 1—13 мм работала
с постоянным режимом, но с последовательной добавкой класса 0—
1 мм в количестве от 1 до 30%. Тонкие классы в отсадочной машине
не только практически не обогащаются, но и снижают эффективность
240
Таблица 43
Зависимость эффективности разделения угля крупностью 1—13 мм
без добавки класса 0—1 мм и с добавкой его
Содержание в исходном питании класса 0—1 мм, % Низкая плотность разделения Высокая плотность разделения
РР’ кг/дм* Ер’ кг/дм8 I Рр. кг/дм’ Ер, кг/дм’ I
0 1,475 0,067 0,140 1,790 0,100 0,127
5 1,470 0,067 0,143 1,725 0,1117 0,146
10 1,465 0,072 0,155 1,850 0,130 0,153
15 1,485 0,085 0,174 1,845 0,152 0,180
19 1,475 0,098 0,206 1,850 0,182 0,214
25 1,495 0,105 0,212 1,830 0,172 0,208
30 1,500 0,117 0,234 1,940 0,232 0,247
обогащения более крупных классов (табл. 43). Аналогичные резуль-
таты приведены в работе Г. М. Гурвича [38], который оценивал эффек-
тивность разделения на основе статистического распределения фрак-
ций определенной плотности по высоте постели отсадочной машины.
Таким образом, можно констатировать, что отсадка н е о -
бесшламленного продукта технологически
не оправдана. Для повышения точности разделения уголь
перед отсадкой необходимо обесшламливать. Что касается гранич-
ного размера зерна, по которому целесообразно вести отделение
шлама, то этот вопрос еще требует решения с учетом ряда технологи-
ческих и технико-экономических факторов. Попытки определить
предел крупности обогащаемого угля в отсадочных машинах, исходя
только из эффективности самого процесса отсадки, не дали положи-
тельных результатов.
Очевидно, что минимальным пределом крупности частиц для от-
садки следует считать такой размер частиц, ниже которого эффек-
тивность обогащения другими методами будет более высокая, чем
при отсадке. Этот размер частиц является технологической границей
крупности при стыковке различных методов обогащения.
УкрНИИуглеобогащением на ряде обогатительных фабрик были
определены целесообразные пределы крупности при сочетании от-
садки с другими методами обогащения [85]. С этой целью были
опробованы все продукты обогащения, определены их гранулометри-
ческий состав и эффективность разделения каждого узкого класса.
По результатам опробования для каждого метода обогащепия
были построены графические зависимости между крупностью обога-
щаемого материала и эффективностью разделения, характеризуемой
среднегеометрическим извлечением «своих» фракций в продукты
(рис. 125).
По точкам пересечения кривых определяли граничный размер
частиц для смежных процессов обогащения.
16 Заказ 375 -41
Такой метод позволяет в условиях действующих фабрик доста-
точно обоснованно оптимизировать технологическую схему обога-
щения и, в частности, определить технологически рациональную
нижнюю границу крупности для отсадки. В практических условиях
нижний граничный размер частиц для отсадки и верхний размер
Рис. 125. Зависимость между крупностью и эф-
фективностью обогащения угля методом отсад-
ки 1 и флотации 2
частиц для флотации колебались на разных фабриках от 0,4 до 0,9 мм.
Ио-видимому, этими пределами целесообразно ограничить минималь-
ную крупность исходного угля, поступающего на отсадку. Что ка-
сается верхнего предела крупности, то он ограничен не технологиче-
скими возможностями процесса, а конструктивными особенностями
отсадочных машин, главным образом конструкцией разгрузочных
устройств. Для большинства отсадочных машин старых и новых ти-
пов по условиям разгрузки тяжелых продуктов максимальный размер
зерен находится в пределах 100—150 мм, и только на отсадочной
машине типа ОМА возможно обогащать материал крупностью до
250 мм.
Технологические же результаты отсадки при обогащении круп-
ных классов весьма высокие. Так, по сведениям Э. Гофмана [36],
показатели точности разделения на некоторых отсадочных машинах
крупного угля, работающих в ФРГ, сравнимы с точностью разделе-
ния, достигаемой в тяжелосредных сепараторах. Высокие показа-
тели разделепия«крупных классов были полечены при обогащении
углей и антрацитов на отечественных отсадочных машинах типов ОМ
и ОМА (табл. 44).
Дискуссионными остаются рациональный диапазон крупности
угля, обогащаемого в одной отсадочной машине, и необходимость
классификации угля перед отсадкой [35, 641. По общепринятой
схеме сейчас как в Советском Союзе, так и в большинстве зарубеж-
ных стран уголь перед обогащением разделяют на два машинных
212
Таблица 44
Эффективность обогащения крупных классов угля
Отсадочная машина Класс, мм Низкая плотность разделения Высокая плотность разделения
Рр. кг/дм8 Up- кг/дм’ 1 CLf- Q. X Up- КГ/дм’
«Педаг» (ФРГ) 10—80 1,56 0,06 0,11 1,75 0,12 0,16
«Шюхтерман и Кремер-Баум» (ФРГ) 80—140 1,30 0,02 0,05 1,65 0,03 0,05
«Гумбольдт» (ФРГ) .... 10—120 1,50 0,03 0,07 1,86 0,07 0,08
ОМ-12 (СССР) 13—80 1,47 0,06 0,13 1,74 0,07 0,10
ОМА-10 (СССР) 25—150 — — — 1,93 0,07 0,08
ОМ Л-8 (СССР) 25—150 — — — 1,92 0,06 0,07
класса, обычно по размеру 10 или 13 мм, с последующим обесшла-
мливанием и обогащением мелкого класса в отсадочных машинах
и крупного — в тяжелосредных сепараторах. При такой схеме целе-
сообразность классификации угля очевидна. Когда отсадка преду-
сматривается для обогащения угля в широком диапазоне крупности,
например от 0,5 до 150 мм, целесообразность раздельного обогащения
в отсадочных машинах крупного и мелкого классов требует допол-
нительного обоснования.
Исследованиями установлено, что для обогащения мелких клас-
сов необходима скорость восходящего потока в пределах 8—15 см/с,
а для обогащения крупных — 15—25 см/с. При обогащении неклас-
сифицированного угля невозможно создать режим, удовлетворя-
ющий условиям эффективного обогащения крупных и мелких клас-
сов. Для разделения по плотности наиболее крупных кусков обога-
щаемого материала необходимы высокие скорости восходящего
потока, которые неприемлемы для разделения мелких классов. Прак-
тика обогащения неклассифицированных углей показала, что общая
эффективность обогащения их снижается и увеличивается значи-
тельно зольность концентрата вследствие выноса в сливной продукт
мелких классов породы и промежуточного продукта. Технология
обогащения углей в неклассифицированном виде сейчас редко встре-
чается на действующих фабриках и совершенно не предусматри-
вается в проектах новых фабрик. Этот метод иногда находит приме-
нение при обогащении энергетических углей, когда необходимо
отделить только наиболее тяжелые породные фракции, а качество
концентрата не регламентировано жесткими нормами. Обогащение
^реклассифицированном виде применяется также как предваритель-
ная операция для грубого разделения исходного материала по~плот-
ности с последующим перёобогащепием одного или всех продуктов
отсадки.
18*
243
п
Ряс. 126. Кривые распределения фракций
по узким классам крупности и суммарной
крупности 1—13 мм:
7—4 — класс соответственно 1—3; 3—6; 6—13
и 1—13 мм
Для отсадки имеет большое значение распределение узких клас-
сов в исходном материале, т. е. его гранулометрический состав.
Так как точность разделения каждого класса различна, то суммар-
ная эффективность будет зависеть не только от эффективности обо-
его содержания в обогащаемом
материале. Чем больше со-
держание мелких классов,
тем менее точно будет их
разделение по плотности.
Зная средние вероятные от-
клонения для каждого клас-
са, можно расчетным путем
определить суммарное сред-
нее значение эффективности
разделения при любом со-
отношении узких классов
в исходном материале. На
рис. 126 показаны кривые
распределения фракций для
узких классов и суммарная
кривая для смеси этих клас-
сов, построенные по резуль-
татам опробования отсадоч-
ной машины мелкого угля
на ЦОФ «Белореченская».
Суммарная кривая смещена
в сторону кривой для клас-
са 3—6 мм, имеющего наи-
больший выход (51% от
исходного).
В табл. 45 приведены
фактические показатели рр
и Ер, полученные при опро-
фабрике, и расчетные значения
суммарных показателей рр и Ер для диапазона крупности 1—13 мм.
Расчетные значения плотности разделения и среднего вероят-
ного отклонения для суммы классов существенно не отличаются от
фактических. Можно полагать, что показатели рр и Ер обладают
свойствами аддитивности, так как разница между расчетными и фак-
тическими значениями не превышает 5—7%, т. е. находится в пре-
делах погрешности опробования и построения кривых. Таким обра-
зом, можно прогнозировать ожидаемые результаты технологической
эффективности при изменении гранулометрического состава исход-
ного материала.
Однако следует иметь в виду, что с помощью прогнозирования
могут быть получены лишь ориентировочные показатели плотностей
разделения и точности разделения, особенно для материала с резко
отличающейся от базовой характеристикой.
бовании отсадочной машины на этой же
Таблица 45
Фактические и расчетные значения рР и Ер для различных классов
крупности при их совместном обогащении (ЦОФ «Белореченская»)
Класс, мм Низкая плотность разделения Высокая плотность разделения
V. % РР’ я К Г/ДМ 8 ер- . кг/дм’ V. % рр КГ/ДМ” кг/дм*
6—13 3—6 1—3 21,5 51,0 27,5 Суммар! 1,38 1,49 1,65 гое факти 0,05 0,10 0,15 1ческое зна 24,8 49,6 25,6 чение 1,60 1,84 2,17 0,105 0,210 0,280
1-13 100 1,44 0,100 100 1,76 0,204
Сумма piioe расче тное знач тие
1—13 100 1,51 0,103 100 1,86 0,200
Поскольку среднее вероятное отклонение в зависимости от класса
крупности заметно изменяется (например, для класса 1—3 мм Ер
обычно в 2—3 раза выше, чем для класса 6—13 мм), то изменение
гранулометрического состава поступающего на обогащение угля при-
водит к колебаниям технологических показателей обогащения.
Между тем в реальных условиях наблюдаются довольно резкие
изменения ситового состава угля, поступающего на обогащение,
в течение небольших интервалов времени.
На рис. 127 показан типичный для углеобогатительных фабрик
график колебаний ситового состава угля по классам 0—1 и 1—13 мм
при получасовом интервале опробований. Колебания выходов раз-
личных классов крупности значительные, коэффициент вариации по
некоторым фабрикам достигает 50%. Особенно большие колебания
наблюдаются в классах крупнее 13 мм.
Единственным способом стабилизировать качество поступающего
угля по различным показателям, в том числе и по ситовому составу,
является его усреднение. В работе [119] отмечается, что при достаточно
большом количестве одновременно работающих аккумулирующих
бункеров можно существенно сократить колебания качественных по-
казателей углей, однако эти колебания и после усреднения еще
остаются значительными.
Для поддержания оптимальной разрыхлснпости постели'при лю-
бом изменении ситового состава исходного материала необходима
корректировка водо-воздушного режима отсадки, что при ручной
регулировке выполнить весьма трудно, а в некоторых случаях и во-
обще невозможно. Выход из такого положения может быть найден
только в автоматизации гидродинамического режима отсадки. В пер-
вую очередь необходимо создать универсальные воздушные пульсаторы
245
и автоматические системы управления колебательным режимом.
Опытные образцы таких устройств испытываются на ряде промыш-
ленных отсадочных машин.
Факторы, связанные с крупностью исходного материала и оказы-
вающие существенное влияние на эффективность отсадки, как
Рис. 127. Колебания ситового состава поступающего угля-
I, г — класс соотвстствешш 1-13 и 0—1 мм
правило, не поддаются оперативной регулировке и зависят от принятой
технологической схемы подготовки материала перед отсадкой и его
природных свойств. Выбор целесообразных и технологически обос-
нованных границ крупности материала между различными обогати-
тельными процессами в значительной степени предопределяет тех-
нико-экономическую эффективность не только отсадки, но и работы
фабрики в целом. Поэтому пределы крупности при классификации
на машинные классы и обесшламливание материала перед отсадкой
требуют тщательного обоснования технологическими исследованиями
и технико-экономическими расчетами. При эксплуатации классифи-
кационных и обесшламливающих устройств необходим системати-
ческий контроль за состоянием сит и другими элементами, влия-
ющими на точность разделения по крупности. Режим работы отса-
дочной машины должен настраиваться на средние показателп грану-
лометрического состава и оперативно изменяться при существенном
изменении ситового состава. Изменение ситового состава материала
может быть косвенно определено по гидравлическому сопротивле-
нию отсадочной достели и ее разрыхленности.
3. ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ
Содержание в углях промежуточных фракций, отнесенных к
беспородной массе, характеризует обогатимость последних (ГОСТ
10100-62).
246
Принято считать, что при обогащении углей с увеличенным со-
держанием промежуточных фракций требуется применять более со-
вершенные аппараты и более сложную технологическую схему.
Однако с внедрением обогащения в тяжелых средах содержание
промежуточных фракций практически не имеет значения. При обо-
гащении же в отсадочных ма-
шинах содержание промежу-
точных фракций в исходном
материале в значительной сте-
пени влияет на результаты
отсадки.
Важное значение также
имеет характер распределения
фракций различных плотностей
как во всем обогащаемом мате-
риале, так и особенно в зоне
плотностей разделения. Как
известно, количественное рас-
пределение и зольность фрак-
ций различных плотностей ха-
рактеризуются кривыми обога-
тимости, в частности кривой р,
показывающей зависимость ме-
Рис. 128. Кривые плотностей элемен
тарных фракций:
1 — легкая обогатимость; 2 — средняя обога-
тимость; 3 — трудная обогатимость л
жду выходом и плотностью
фракций, и кривой X, отражающей зависимость между выходом
и зольностью элементарных слоев.
По виду кривых можно судить о трудности обогащения данного
угля. На рис. 128 изображены характерные кривые плотностей р
для углей трудной, средней и легкой обогатимости.
При обогащении любым методом важное значение имеет контраст-
ность разделительного параметра, т. е. различие его для отдельных
компонентов обогащаемого материала. Для гравитационных методов
обогащения разделительным параметром является плотность от-
дельных компонентов. Для большинства углей между плотностью
и зольностью существует тесная корреляционная связь. Поэтому
контрастность разделительного параметра может быть оценена не
только разностью плотностей Др, но и различием зольностей в не-
больших интервалах выходов. При разделении угля по некоторой
плотности элементарные слои, расположенные выше и ниже демар-
кационной линии (фракций разделительной плотности), в пределах
принятого шага измерений (например, 100 кг/м3) могут иметь боль-
ший или меньший выход в зависимости от характеристики данного
угля. Если выход соседних фракций в пределах принятого шага бу-
дет очень мал и им практически можно пренебречь, то разница
в плотностях фракций, расположенных по обе стороны демаркацион-
ной линии, будет существенной. В нашем примере она составит
200 кг/м3. Граница разделения в этом случае будет четко выражена, а
фракции, попадаемые в разные продукты отсадки, будут контрастнее
отличаться друг от друга. Точное разделение угля по данной
плотности не будет представлять большую трудность. Если же со-
седние фракции будут иметь большой выход и граница разделения
в этом диапазоне плотностей будет не явно выражена, то разделение
такого угля, при прочих равных условиях, будет менее точным. Сни-
жение эффективности разделения в первую очередь связано с тем,
что с уменьшением контрастности фракций в зоне разделения увели-
чивается количество частиц, плотность которых несущественно от-
личается от плотности разделения. Даже небольшие случайные фак-
торы могут помешать таким частицам достигнуть своего слоя рав-
новесия. Таким образом, с уменьшением различия плотностей раз-
деляемых продуктов увеличивается вероятность ошибочного пере-
мещения частиц в чужие продукты, что в конечном итоге приводит
к увеличению среднего вероятного отклонения Ер и погрешности
разделения /. Хотя величина Ер не зависит от фракционного состава
исходного питания, реальная засоренность продуктов отсадки даже
при одних и тех же показателях Ер в значительной степени зависит
от "фракционного состава исходного питания и в особенности от ха-
рактера распределения фракций в зоне разделения. Действительно,
среднее вероятное отклонение зависит от наклона кривой в интер-
вале извлечений от 25 до 75%, а наклон кривой, в свою очередь, опре-
деляется извлечением фракций в продукты обогащения. Извлечение
определяется как отношение количества фрак-
ций в каком-либо продукте к количеству
э т ой же фракции в исходном материале.
Решающее значение при определении показателя Ер имеет со-
отношение (но не содержание) фракции в исходном угле. Извлечение
может оказаться одинаковым при совершенно разных содержаниях
какой-либо фракции в исходном угле. Между тем засорение продук-
тов отсадки зависит не только от извлечения, но и от абсо-
лютного количества засоряющей фракции.
В табл. 46 дан пример расчета засоренности концентрата и потерь
угля с отходами при условии одинаковой эффективности разделения
(Ер для обоих случаев равна 0,11), но разном фракционном составе
исходного угля. Для примера взяты результаты обогащения угля
в условиях обогатительной фабрики «Узловская» на отсадочной ма-
шине мелкого класса с выделением конечных концентрата и отходов
породы и промежуточного продукта, направляемого для переобога-
щения на контрольную отсадочную машипу (извлечения для проме-
жуточного продукта в табл. 46 не приведены). Выделение концен-
трата производилось по плотности, близкой к плотности 1500 кг/м3,
а отходов — по* плотности около 1800 кг/м3. Фактические резуль-
таты получены при обогащении угля обычного для данной фабрики
фракционного состава (уголь А). Для сравнения принят уголь Б
другого фракционного состава. Содержание фракций в концентрате
и отходах для этого угля определено расчетным путем, с использова-
нием извлечений, полученных при обогащении угля А. Приведенный
пример иллюстрирует, что даже при совершенно одинаковой зффек-
248
Таблица 46
Сравнение засоренности продуктов отсадки углей различного
фракционного состава при одинаковом среднем вероятном
отклонении Ер = 0,11
Фракция, кг/м’ Извлечение фракции, % Уголь А Уголь Б
Фактические данные Расчетные данные
в концентрат в отходы фракционный состав, % содержание фракции, % фракционный состав, % содержание фракций, %
в концен- трате в отхо- дах в концен- трате в отхо- дах
1300 93,45 0,05 51,18 47,88 0,03 49,24 46,01 0,03
1300—1400 60,20 0,40 10,13 6,10 0,04 8,10 4,88 0,03
1400-1500 48,50 2,20 5,05 2,45 0,63 * 0,11 4,20 2,04 0,89 * 0,09
1500—1С00 20,60 14,10 2,34 0,48 0,33 2,75 0,57 0,39
1600—1700 4,50 40,20 1,74 0,08 0,70 4,22 0,19 1,70
1700—1800 3,0 49,80 1,59 0,05 0,79 2,0** 2,54 0,11 1,26 3,5 **
1800—2000 0,50 88,00 1,76 0,01 1,55 2,76 0,01 2,43
2000—2200 0,20 93,00 2,40 0,01 2,23 3,10 1,01 2,88
2200—2400 0,00 97,90 4,76 — 4,66 3,86 — 3,78
2400—2600 0,00 98,80 8,46 — 8,36 9,18 — 9,07
>2000 0,00 100,00 10,59 — 10,59 10,15 — 10,15
* Суммарное содержали,- посторонних фракций в концентрате.
** Суммарное Содержание посторонних фракций в отходах.
тивности обогащения, но разном фракционном составе угля могут
существенно измениться показатели засорения продуктов отсадки.
В данном примере засорение концентрата возросло с 0,63 до 0,89%,
а породы — с 2,0 до 3,5%. Чтобы сохранить показатель засорения
конечных продуктов отсадки при ухудшении фракционного состава
исходного угля, необходимо повысить эффективность его разделения,
что в большинстве случаев можно достигнуть только снижением удель-
ных нагрузок.
Нетрудно заметить, что пе во всем диапазоне фракционного состава
наблюдается одинаковая контрастность, так как выход соседних
фракций в пределах принятого шага измерений неодинаков. Это и ха-
рактеризуют кривые р и X. Аналитически контрастность к можно
определить как отношение приращения плотности или зольности
к приращению'выхода фракций. При дискретном изменении выхода
элементарных фракций контрастность определяется как кп =
Д/1с ’
или к3 = д-у ' В пределе при бесконечно малом приращении А/
элементарных слоев, т. е. когда А/ -► 0, контрастность можно
?49
определить как производную плотности или зольности по выходу
ь — „птг г. _
dy dy
Рассматривая кривые обогатимости, можно убедиться, что отно-
шение приращения плотности (или зольности) к приращению выхода
равно tg а, где а — угол, образованный осью абсцисс и касательной,
Рис. 129. Значение tg а в различных точ
ках кривой плотности фракций
соприкасающейся с кри-
вой р в точке разделитель-
ной плотности (рис. 129).
Чем больше величина tg а,
тем меньше контрастность
фракций в этой точке кри-
вой. Совершенно очевидно,
что в различных точках кри-
вой величина tg а будет раз-
личной и, следовательно,
различными будут трудность
разделения и эффективность
обогащения. Таким образом,
трудность и эффективность
обогащения зависят не толь-
ко от фракционного состава
исходного материала, но и от
плотности, по которой про-
изводится его разделение.
В практике обогащения углей
часто для снижения зольности концентрата вместо регулировки
режима отсадки и упорядочения удельных нагрузок пытаются
перейти на более низкую плотность разделения, например
1400 вместо 1500 кг/м3, без учета фракционного состава исходного
питания. Чаще всего эта мера не дает ощутимого эффекта, так как
снижение плотности разделения при выделении концентрата, как
правило, переводит процесс в более трудную область, поскольку вы-
ход концентратных фракций в диапазоне более тяжелых фракций
значительно ниже. Таким образом, величина tg а и точность разде-
ления резко снижаются.
Французскими исследователями показатель tg а используется
для оценки обогатимости углей. При содержании до 3% от исходного
питания смежных фракций, плотность которых отличается от плот-
ности разделения на ±100 кг/м®, tg а. = 0,25. Это указывает на хо-
рошую обогатимость данного угля в пределах принятой плотности
разделения. При содержании смежных фракций 4% tg а = 0,33,
обогатимость угля средняя; при tg а > 0,5 — обогатимость угля
трудная.
Значение tg а определяется по формуле
(172)
250
где к — масштабный коэффициент, равный 17 при диапазоне плот-
ностей от 1260 до 2900 кг/м3; Ду — выход смежных фракций в интер-
вале ± 100 кг/м3; Др — интервал плотности ±100 кг/м3 = 200 кг/м8.
Например, при выходе смежных фракций Ду = 3% tga = 17 «=«
<=« 0,25. П. Беллюгу [33] предложил корректировать с помощью
tg а погрешность разделения в зависимости от фракционного состава
обогащаемого угля и плотности разделения по эмпирической формуле
1 = 10+ 0,021 tg a,
где / — погрешность разделения для угля, фракционный состав
которого и плотность разделения характеризуются tg a; Io — по-
грешность разделения, характерная для отсадочной машины данной
конструкции.
С помощью этой формулы можно прогнозировать ожидаемую
погрешность разделения углей различного фракционного состава,
а также погрешность разделения при изменении плотности разделе-
ния. Для этого предварительно надо знать величину /0, найденную
для отсадочной машины данной конструкции в оптимальном режиме
ее работы. II
Например, /0 для отсадочной машины ОМ-12 при обогащении
мелкого класса составляет 0,15. При обогащении угля, у которого
содержание соседних с принятой плотностью разделения фракций
составляет 10%, ожидаемые значения tg а и погрешности разделе-
ния I будут
tga=17^ = 0,85,
I = 70+ 0,021 tg a = 0,15 + 0,021> 0,85 «= 0,17.
Бэрдом было предложено характеризовать обогатимость угля коли-
чеством фракций, содержащихся в пределах ±0,100 кг/№ от приня-
той плотности разделения. Содержание смежных фракций, отнесен-
ное к беспородной массе в принятых интервалах измерений, изо-
бражается в виде кривой Бэрда, по которой можно судить о труд-
ности разделения при любой плотности разделения. Однако выбор
интервала плотностей соседних фракций, например ±100 кг/м3 или
±50 кг/м3, является условным. Более универсальным методом,
оценивающим трудность разделения механической смеси по лю-
бому определяющему признаку, является энтропийный метод. Его
сущность заключается в том, что исходный материал и продукты
обогащения рассматриваются как механические смеси, неоднород-
ность которых, йли степень неопределенности, оценивается величи-
ной энтропии. Она снижается с уменьшением доли участия компо-
нента смеси и становится равной нулю, когда участие одного из ком-
понентов достигает нуля. Максимальная неопределенность и макси-
мальное значение энтропии достигаются при равных долях участия
251
каждого компонента. Энтропия обладает свойством аддитивности.
Она выражается функцией
Я =-Л log Л, (173)
где Pt — в общем случае вероятность события, а применительно
к смесям — доля составляющего смесь компонента. Энтропия много-
Рис. 130. Зависимость трудности
разделения Тр от распределения
элементарных вольностей
компонентной смеси равна сумме
энтропий компонентов смеси:
я = -2 p.iog.p,,
i=i
где i — число компонентов.
Функция энтропии использует-
ся как для оценки совершенства
разделения (уменьшение степени
неопределенности), так и для
оценки трудности разделения сме-
си. В последнем случае она ха-
рактеризует контрастность компо-
нентов, составляющих эту смесь,
по заданному признаку разделе-
ния, в данном случае — по задан-
ной плотности разделения. Иными
словами, трудность разделения
измеряется средневзвешенной сте-
пенью близости к принятой де-
маркационной плотности разделения и определяется по формуле
Л =2 vJiW).
(174)
где — выход i-ro продукта обогащения; Р', — извлечение у-й
фракции в г-й продукт.
Трудность разделения определяется по приведенной выше фор-
муле и оценивается в битах: меньшему значению Тр соответствует
меньшая трудность разделения.
На рис. 130 показано изменение трудности разделения в зависи-
мости от распределения элементарных зольностей. Минимальное
значение Тр соответствует зоне средних зольностей. С уменьшением
и увеличением зольности элементарных фракций трудность разде-
ления увеличивается.
Это объясняется тем, что крайние участки кривой X представлены
•более однородными по зольности элементарными фракциями, и раз-
деление их по этому признаку затруднено. Имеются примеры из
практики, когда для резкого снижения зольности и сернистости уголь-
ных концентратов возникала необходимость обогащать уголь по плот-
ности ниже 1400 кг/м®. Однако разделение в отсадочных машинах
252
в этом случае проходило при весьма неустойчивом режиме отсадки
и настолько несовершенно, что от разделения по низким плотностям
приходилось отказываться. Аналогичная картина разделения наблю-
далась и при обогащении коксующихся углей по плотности, превы-
шающей 2100 кг/м3.
Асо Киндзиро 119J указывает, что фракционный состав в различ-
ной степени влияет на точность расслоения частиц. Из его опытов
следует, что труднообогатимый уголь с равномерным распределе-
нием фракций так же равномерно расслаивается по высоте отсадоч-
ной постели. Белюгу считает, что кривые распределения фракций,
построенные по данным промышленных испытаний при одинаковых
рабочих условиях, несколько отличаются вследствие различной обо-
гатимости исходных углей. В работе [117] приводятся сведения
о влиянии колебаний фракционного состава поступающего в отса-
дочную машину угля на содержание различных фракций в конечных
продуктах отсадки. С помощью корреляционного анализа были опре-
делены дисперсия Дь характеризующая колебания выходных пока-
зателей фракционных составов продуктов отсадки в зависимости от
колебаний фракционного состава исходного угля, и дисперсия Д2,
характеризующая колебания этих же показателей, которые возни-
кают от погрешности работы отсадочной машины или от колебаний
других показателей исходного угля. Дисперсии Дг и Дг связаны
с общей дисперсией выходных показателей Ду через коэффициент
корреляции гху следующими зависимостями:
Дс=ДуГ^ Д2=ДУ(У-Г^. (175)
Найденные для ряда обогатительных фабрик численные значе-
ния Дг и Д2 и их долевое участие в общей дисперсии Ду, характери-
зующей колебания содержания какой-либо фракции в одном из
продуктов отсадки, показали, что на долю влияния неравномерности
фракционного состава падает от 9 до 28%. Остальные колебания
вызваны изменениями ситового состава или удельных нагрузок,
а также погрешностями работы самой машины, главным образом
динамическими ошибками регулирования разгрузки тяжелых про-
дуктов. Наибольшее влияние на результаты отсадки оказывает из-
менение содержания в исходном угле промежуточных фракций плот-
ностью 1500—1800 кг/м3. Таким образом, промышленные исследова-
ния по изучению динамики изменения фракционпого состава исход-
ного питания отсадки и влияния его на результаты разделения по-
казали, что в практических условиях этот фактор не имеет реша-
ющего значения, особенно, если отсадочные машины оснащены си-
стемой автоматического регулирования.
4. УДЕЛЬНАЯ НАГРУЗКА
Отсадочная машина, как и всякий другой технологический ап-
парат, не может эффективно работать при любой удельной нагрузке.
С увеличением нагрузки увеличивается скорость продвижения
253
материала и, следовательно, уменьшается время пребывания его в отса-
дочной машине. По мере продвижения исходного материала по ма-
шине происходит постепенное расслоение его по плотности. Чем
большее время материал находится в машине, тем точнее он рас-
слаивается. Сокращение времени пребывания материала в отсадоч-
ной машине нельзя компенсировать увеличением числа пульсаций
в единицу времени. Число пульсаций и соотношение периодов цикла
имеют сравнительно небольшую область оптимальных значений, за-
висящих главным образом от свойств обогащаемого материала, и,
следовательно, не могут изменяться произвольно. Из теоретического
анализа отсадки известно, что формирование постели в отсадочной
машине происходит по экспоненциальной закономерности, причем
точность разделения с увеличением времени отсадки возрастает.
При очень высокой удельной производительности, приводящей
к большой средней скорости горизонтального перемещения постели,
отсадочная машина превращается скорее в транспортное устройство,
чем в технологический аппарат, так как время пребывания материала
в машине оказывается недостаточным для удовлетворительного рас-
слоения его по плотности. При весьма низких значениях удельной
производительности технологические показатели обогащения оказы-
ваются также неудовлетворительными, в частности значительно уве-
личивается содержание легких фракций в тяжелых продуктах от-
садки.
В Советском Союзе и за рубежом проводились работы по выявле-
нию взаимосвязи между производительностью и эффективностью
обогащения в отсадочных машинах.
Р. Ф. Афанасьевой [7] на основании лабораторных исследований
определена корреляционная зависимость между удельной произво-
дительностью по исходному питанию и средним вероятным отклоне-
нием:
£р = 0,0319 4-0,0154?, (176)
где q — удельная производительность, т/(ч-м2).
Уравнение (176) не может быть использовано для определения
показателя Ер в промышленных отсадочных машинах, так как ука-
занные значения коэффициентов получены в лабораторных условиях.
В УкрНИИуглеобогащении определена корреляционная связь
между погрешностью разделения I и удельной нагрузкой по породе
и промежуточному продукту при обогащении широко классифици-
рованного угля на отсадочной машине «Гипрококс-47». Для пород-
ного отделения (разделение по высокой плотности) эта зависимость
имеет вид 7,, = 0,217 4- 0,0012дп, для промпродуктового (разделение
по низкой плотности) — Ц — 0,149 4~ 0,0037 ?гш, где q„ — удель-
ная нагрузка по породе (фракция 1800 кг/м3); qm — то же, по пром-
продукту (фракции 1500—1800 кг/м3). В. М. Велесом (Англия) устано-
влено, что с увеличением количества выделяемых тяжелых продук-
тов погрешность разделения увеличивается. На рис. 131 обозначены
экспериментальные точки погрешности разделения I при различ-
ной удельной производительности по тяжелым продуктам. Пунктир-
Рис. 131. Зависимость погрешности раз-
деления от удельной производительности
по выделению тяжелых продуктов (по
данным В. Веллеса)
модели отсадки. Из уравнения (72),
ними линиями показана ориентировочная область возможных зна-
чений параметра в зависимости от производительности по тяжелому
продукту.
Исследования, проведенные в промышленных условиях на мно-
гих отсадочных машинах, обогащающих угли и антрациты, показали,
что с увеличением удельных
нагрузок увеличиваются за-
соренность конечных про-
дуктов отсадки посторон-
ними фракциями, среднее
вероятное отклонение и по-
грешность разделения (табл.
47 и 48).
Таким образом, исследо-
вания, проведенные как в
лабораторных условиях, так
на промышленных отсадоч-
ных машинах, показали, что
с увеличением удельных на-
грузок точность разделения
снижается. Это показывает
также анализ теоретической
связывающего производительность отсадки с кинетикой расслоения
о _ ЗбООусрВЯЛА:
— т]
(177)
видно, что производительность отсадочной машины зависит не
только от насыпной плотности постели уср и геометрических разме-
ров рабочего отделения машины В, Н, L, но и от параметров к и ц.
Т а б л и ц а 47
Зависимость суммарной засоренности продуктов обогащения
от удельной производительности отсадочных машин
ЦОФ «Узловская» ЦОФ «Никитовсная» ОФ Донецкогс кхз
БОМ-МЮ, класс 0 — 8 мм БОМ-К8 (модернизирован- ная). класс 0 — 100 мм ОМ-12 , класс 0,5 -80 мм
6 0 6 "L О 0 А С ф 0 ф \
СО - Я А Ф ь пая пр пель- т/(ч-м Суммарная з соренность, < к исходному углю СО • Е Д Ф И с £ и И-ь)/1 -Ч1ГЭ11 dn квн Суммарная з соренность, °/ к исходному углю &S В« ная пр <тель- ) Т/(Ч-! 1рная з ность, ' эдному
Общая дитель т/ч Удель ИЗВОД! ность, Общаг дител! Т/Ч Удель ИЗВ0Д1 ность, Обща> дител! т/ч Удель ИЗВ0Д1 ность. Сумм? сорен К ИСХ( углю
120 10,4 6,35 97 12,1 12,74 103 8,6 5,21
151 13,2 6,61 140 17,5 19,77 110 9,3 5,92
197 17,1 7,80 179 22,4 20,15 120 10,0 6,33
236 20,5 9,59 206 25,8 32,78 171 14,2 6,33
255
Таблица 48
Показатели эффективности обогащения при различных удельных
производительностях отсадочной машины Б0МК-8М
Производительность, т/ч Удельная производитель- ность, т/(ч«м2) Низкая плотность разделения Высокая плотность разделения
по исходному углю по породе (на площадь пород- лого отделения) по промпродук- ту (на площадь промпродукто- вого отделения) Рр, кг/дм* ЕР I рр, кг/дм* ЕР 1
92 11,5 13,2 2,6 1,37 0,057 0,154 1,84 0,185 0,220
130 16,3 16,1 3,1 1,44 0,072 0,164 1,91 0,220 0,242
154 19,3 19,3 4,8 1,43 0,070 0,163 1,86 0,215 0,250
184 23,0 29,7 5,5 1,45 0,077 0,171 1,83 0,210 0,253
234 30,0 35,8 8,5 1,45 0,082 0,182 2,05 0,270 0,258
Чем выше скорость формирования постели, характеризуемая коэф-
фициентом к, тем выше при прочих равных условиях производитель-
ность отсадочной машины. Величина к зависит как от свойств ма-
териала, поступающего на обогащение, так и от режима отсадки,
который, в свою очередь, определяется конструктивными особен-
ностями отсадочной машины, и вниманием мойщиков, производящих
ее регулировку. Значение этого параметра для каждого типа машины
и конкретных условий ее эксплуатации может быть найдено только
экспериментально.
Показатель, характеризующий точность разделения т), связан
с удельной производительностью отсадочной машины обратной за-
висимостью. Он является связующим звеном между производитель- .
ностью отсадочной машины и ее технологической эффективностью.
Как следует из формул кинетики отсадки (32), (61), критерий ц
прямо пропорционален скорости расслоения и времени пребывания
материала в отсадочной машине, т. е.
т) — kt.
Значение его рассчитывается по формуле (66).
Пример расчета критерия ц для одной из отсадочных машин дан
в табл. 49.
Критерий точности разделения
’i = ln^ = lnW = 2’78-
Коэффициент к, характеризующий скорость формирования по-
стели, определяется из формулы производительности отсадочной
машины одновременно с определением показателя ц. Для этого
256
Таблица 49
Пример расчета критерия точности разделения ц
Фракция, кг/м* Выход фракций %
Исходный уголь Концентрат Промпродукт Порода Посторонние фрак- ции
к продукту к исходному к продукту к исходному к продукту к исходному
< 1500 1500—1800 > 1800 Всего . . . 79,42 5,71 14,87 100,00 96,95 2,97 0,08 100,00 76,83 2,35 0,06 79,24 30,61 50,52 18,87 100,00 1,82 3,01 1,13 5,96 0,38 5,15 94,47 100,00 0,06 0,76 13,98 14,80 1,88 3,11 1,19
Посторонние фракции — — 2,41 — 2,95 — 0,82 6,18
определяются фактическая производительность отсадочной машины
Q по классу >0,5 мм, средняя насыпная плотность разрыхленной
постели уср и размеры рабочего отделения машины В, L и Н.
Для нашего примера взята отсадочная машина ОМ-12, работа-
ющая па Енакиевской обогатительной фабрике и имеющая следу-
ющие показатели: Q = 208 т/ч; г] = 2,78, уср = 0,72; В = 2 м; L —
= 6 м; IJ = 0,55 м.
'J огда
I, _____01_____________208 • 278_____ПОЧТ 1 /см
Л 3(500уср//Л// 3600 • 0,72 • 2 • 6 - 0,55 ,U ’
13 табл. 50 помещены рассчитанные указанным способом по ре-
зультатам промышленных испытаний параметры А: и г] и другие
технологические показатели некоторых действующих отсадочных
машин. Пз приведенных данных видно, что высокая точность рас-
слоения достигается не только интенсификацией процесса расслое-
ния, характеризуемой высоким значением коэффициента скорости
расслоения к, но и низкой удельной производительностью машины.
Например, на машине фирмы «Пик», установленной на ЦОФ «Кадиев-
ская», высокое значение критерия точности разделения ц = 2,78
достигнуто главным образом вследствие продолжительного времени
отсадки (146 с) при низкой удельной производительности (5 т/(ч-м2)
и невысоком значении коэффициента скорости отсадки (А = 0,019).
Для отсадочной машины «Гипрококс-47», модернизированной ДГИ,
при больших удельных нагрузках (26 т/(ч-м2), малом времени пре-
бывания материала в машине (56 с) и довольно высоком коэффициенте
скорости расслоения (0,036) получен посредственный показатель
точности разделения (г] = 1,99).
17 Зака» 37э
257
Таблица 50
Технологические показатели отсадки для различных типов
отсадочных машин
Отсадочная машина Крупность обогащае- мого угля, мм Производи- тельность по классу >0,5 мм 1 ъумма посторонних фракций Sa, % Параметры отсадки Погрешность разделения I
общая, т/ч удельная, т/(ч»м1) критерий точно- сти разделения Ч коэффициент скорости рассло- ения й, 1 /с время отсадки G с
ОМ-12 6-80 157 13,1 5,02 3,0 0,027 111 0,15
0М-12Ш 12-80 98 8,2 5,66 2,67 0,06_| 179 0,14
ОМ-12 0-13 200 16,8 6,18 2,78 0,033 81 0,18
«ПИК» 0—10 120 5,0 6,21 2,78 0,019 146 0,18
ОМ 12К 0—13 161 13,4 6,60 2,72 0,025 109 0,19
ОМП-18 0—10 470 26,1 8,56 2,46 0,045 55 0,25
БОМ-М 10 (модернизиро- ванная ДГИ) . . . 5—13 104 10,4 9,63 2,34 0,017 137 0,25
«Гппрококс» (модерни- зированная ДГИ) . . . 0-100 208 26,0 13,75 1,99 0,036 56 0,22
Поршневая (модернизи- рованная ХИГМЛВТом) 0-13 68 6,2 15,53 1,86 0,011 169 0,25
«Гшipoitoкс-47» (модерни- зированная Гннрокок сом) 0—12 133 13,3 19,95 1,61 0,019 88 0,32
БОММ-К-6 (модернизи- рованная Южгипрошах- том) 0—100 134 22,3 20,88 1,57 0,024 65 0,25
На основании промышленных испытаний отсадочных машин
различных типов и оценки результатов их работы параметры ц и к
расклассифицированы по степени совершенства работы машин
(табл. 51).
Удельная производительность и точность разделения аналити-
чески связаны параметрами к и ц (рис. 132).
Графически можно определить предел уменьшения производи-
тельности отсадочной машины, если необходимо повысить ее техно-
логическую эффективность, или критерий точности разделения, если
изменится производительность отсадочной машины.
Таким образом, эффективность разделения, характеризуемая
критерием к], с уменьшением нагрузки и соответственно с увеличе-
нием времени отсадки должна возрастать. Между тем практика
обогащения углей в отсадочных машинах показывает, что при весьма
малых нагрузках качественные показатели отсадки не только не
улучшаются, но даже несколько снижаются. В первую очередь зто
относится к качеству отходов и промежуточного продукта.
258
Вопрос о том, до каких пределов может быть снижена удельная
нагрузка, в настоящее время обстоятельно не изучен.
Экспериментальные работы [1191 по расслоению угля в лабора-
торной отсадочной машине показали, что уже после 3 мин расслое-
ния постели дисперсия разброса частиц и положение центра тяжести
практически стабилизиру-
ются. Дальнейшее уве-
личение времени пульса-
ций приводит к незначи
тельному увеличению точ-
ности расслоения. Если
принять время отсадки,
достаточное для практи-
чески точного расслоения
материала, равным 3 мин,
то для большинства отса
дочных машип это будет
соответствовать удельной
нагрузке 5—б т/(ч-м2).
Дальнейшее снижение на-
грузки практически неце-
лесообразно.
Ограничение минималь-
ной нагрузки может быть
вызвано также малым со-
держанием в исходном
угле тяжелых фракций.
Общеизвестно, что в от-
садочных машинах часть
тяжелых продуктов уда-
ляется через решето. Про-
20 1.87 М 1.251.11 1,0 0.910,030,770.710,670J63 ИМ0.560,53
Рис. 132. Зависимость критерия точности
расслоения ц от времени отсадки t, относи-
тельной производительности отсадочной ма-
шины q и коэффициента скорости расслое-
ния Л:
1—4 — коэффициент k соответственно 0,04; 0,03:
0,02 и 0,01
пускная способность решета определяется его живым сечепием,
размером отверстии и гидродинамическим режимом пульсаций.
Если количество тяжелого продукта, содержащегося в исходном
угле и способного пройти сквозь решето, будет меньше пропускной
Оценка параметров к и т]
Таблица 51
Критерий точности раз- деления Т] Коэффициент скорости расслоения fcf 1/с Разделение материала
>3,00 >0,04 Очень хорошее
3,00—2,50 0,04—0,03 Хорошее
2,50—2,00 0,03-0,02 Удовлетворительное
2,00—1,50 0,02—0,01 Неудовлетворительное
1,50 0,01 Очень плохое
17*
259
способности решета, то, очевидно, под решето уйдет не только тяже-
лый продукт, но и часть легких фракций. Иными словами, коли-
чество породы и промпродукта, поступающих в отсадочную машину,
должно быть достаточным, чтобы покрыть расход его через решето
и обеспечить создание хотя бы небольшого фильтрующего слоя.
В противном случае тяжелые продукты будут засоряться легкими
фракциями, несмотря на совершенное расслоение материала.
Применение искусственной постели позволяет сократить потери
угля с породой. Однако эта мера не гарантирует уменьшения потерь
при минимальных нагрузках и малом содержании в угле тяжелых
фракций. Как и решето, искусственная постель имеет определенную
пропускную способность и, если последняя не превышает количество
поступающих тяжелых фракций в машину, то и через искусствен-
ную постель возможен унос некоторого количества легких фракций.
Производительность отсадочных машин определяется прежде
всего требованиями, предъявляемыми к качеству продуктов отсадки.
Она зависит от многих факторов, ситового и фракционного состава
питания, гидродинамического режима и способа разгрузки тяже-
лых продуктов. На основе опыта эксплуатации отсадочных машин
УкрНИИуглеобогащением разработаны нормы удельных нагрузок
по исходному углю и породе (табл. 52).
Таблица 52
Рекомендуемые нормы удельной производительности отсадочных
машин но исходному углю и породе
Обогатимость 1 Мелкий класс угля (0,5—13 мм) Крупный класс ( > 13 мм) и ши- рок ©классифицированный уголь (0,5-100 мм)
Удельная производи- тельность, т/(ч-№) Удельная произво- дительность на по- родное отделение по фракции >1800 КГ/М1, т/(ч-м2) Удельная производи- тельность, т/(ч*м2) Удельная произво- дительность на по- родное отделение по фракции >1800 кг/м3, т/(ч-м2)
Легкая . . . Средняя и труд- 12—15 4—7 15-20 7—10
пая .... 8—12 3—5 12-15 6—8
1 Обогатимость принимается в соответствии с ГОСТ 10100—62.
В зависимости от конкретных условий на каждой фабрике удель-
ные нагрузки могут изменяться в ту или иную сторону. Например,
при обогащении энергетических углей, когда требования к отсадке
ограничены получением отвальной породы с минимальным содержа-
нием легких фракций, а к качеству концентрата пе предъявляют
специальных требований, можно допускать более высокие удельные
нагрузки.
На фабриках, где необходимо получить продукты с минимальной
засоренностью, удельную производительность следует принимать по
260
минимальным значениям. Еще более должны быть снижены удель-
ные нагрузки при выделении трех конечных продуктов в одной отса-
дочной машине, а также при работе отсадочных машин с искусствен-
ной постелью. В этом случае удельная нагрузка должна быть сни-
жена до 6—8 т/(ч-м2).
Низкие удельные нагрузки характерны также при обогащении
руд. Несмотря на высокую плотность обогащаемого материала,
удельная производительность рудных отсадочных машин в боль-
шинстве случаев ниже угольных. Это объясняется тем, что разгрузка
тяжелых продуктов при обогащении руд, как правило, производится
через искусственную постель, высота которой и горизонтальная ско-
рость перемещения значительно ниже, чем при механическом способе
разгрузки. Кроме того, значительно влияет на снижение удельной
производительности крупность обогащаемого материала. Так как
с уменьшением размера частиц удельная производительность отсадки
снижается, рудные отсадочные машины, обогащающие более мелкий
материал, работают при более низких удельных нагрузках, чем
угольные.
Взаимосвязь между точностью разделения и удельной производи-
тельностью при обогащении руд в принципе остается такой же,
как и при обогащении углей — с уменьшением удельной нагрузки
до определения предела эффективность разделения возрастает. Та-
ким образом, имеется оптимум удельной производительности, при ко-
торой эффективность отсадки достигает максимума. При увеличении
удельной нагрузки относительный выход подрешетпого продукта
снижается, но качество его улучшается. Для стабилизации выхода
Таблица 53
Удсльнап производительность отсадочных машин при обогащении
руд (промышленные данные)
Обогащаемый материал Класс, мм Удельная производи- тельность, Т/(Ч-М*)
Руды:
железные 8 (10)-50 8—10
3 (2)—8 (10) 6—8
0—3 (2) 4,5—6,5 (7-10) *
марганцевые 3—60 6—8 (12—15) *
3 (2)-8 (10) 4—6
0—3 (2) 3-4
оловянные 3 (2)—8 (10) 6—10
0-3 (2) 2—6
вольфрамовые 8 (10) 7—12
Пески:
вольфрамсодерякащие 0—3 (2) 7—12 (10—20) **
золотоносные 0—3 (2) 11—16
* Для воздушно-пульсационных отсадочных машин.
** При отсадке в цикле измельчения и классификации.
261
подрешетного продукта и его качества необходимо, чтобы с увеличе-
нием нагрузки увеличивалась скорость восходящего хода пульсаций
и возрастал размах колебаний. Этот принцип используется в не-
которых типах отсадочных машин при автоматизации процесса
отсадки.
Удельная производительность отсадочных машин для некоторых
руд различной крупности дана в табл. 53.
5. РЕЖИМ ПУЛЬСАЦИЙ
Разделение материала по плотности в отсадочной машине проис-
ходит в результате воздействия на постель пульсирующего потока
воды. Как указывалось выше, пульсации воды создают с помощью
различных механических устройств или сжатого воздуха. В боль-
шинстве современных высокопроизводительных отсадочных машин
источником колебательных движений воды является воздух.
Сжатый воздух выполняет не только основную энергетическую
функцию при расслоении исходного материала, но и является важ-
ным регулировочным фактором. Переход от механического источника
колебаний к воздушному позволил оперативно влиять на режим
пульсаций и обеспечивать более гибкое управление процессом рас-
слоения путем подбора оптимального воздушного цикла пульсаций
и регулирования расхода воздуха.
Технологической задачей отсадки является получение макси-
мальной точности разделения при заданной для конкретных условий
производительности. Зависимость между точностью разделения и
производительностью освещена выше. Здесь же будет рассмотрена
взаимосвязь между технологическими и гидродинамическими пара-
метрами отсадки.
Несмотря па большое количество исследований, проведенных
в этой области, до настоящего времени отсутствует однозначный кри-
терий, связывающий технологические показатели обогащения с гидро-
динамическими параметрами отсадки. •
Продолжительное время дискутировался вопрос о решающем зна-
чении восходящего или нисходящего движения потока воды при рас-
слоении материала по плотности. Не было также единого мнения
о влиянии всасывания на процесс расслоения.
Б. Берд и Д. Митчелл [14], например, приписывали нисходя-
щему движению воды главное значение, в особенности при обогаще-
нии неклассифицированного материала. Такой же точки зрения при-
держивался и И. 3. Марголин [72]. Ф. Майер [167] сомневался
в положительной роли всасывания. Э. Гофман [36] полагал, что от-
садку можно эффективно осуществлять как со всасыванием, так и без
него. Разноречивые мнения существовали о характере подъема и
опускания постели. Некоторые исследователи утверждали целесо-
образность создания резкого восходящего движения воды с боль-
шим начальным ускорением, чтобы поднять постель без разрыхле-
ния. Затем с наступлением паузы и нисходящего движения воды
262
постель должна разрыхляться и плавно опускаться на решето.
3. Гофман [36], наоборот, утверждал, что восходящее движение воды
должно привести к возможно более быстрому расслоению, т. е. к раз-
рыхлению постели, и что при
подъема постели в целом. К.
указывают, что надо избегать
поднятия постели сплошной
массой для того, чтобы каж-
дая частица отсадочной по-
стели получила возможность
совершать относительное пе-
ремещение, соответствующее
ее плотности. Они считают,
что это основное требование
при регулировке отсадочных
всех обстоятельствах следует избегать
Ф. Набоков и Ю. М. Дубинский [78]
Рис. 133. Осциллограмма вертикального
перемещения воды (кривая zp) и постели
(кривая S) в отсадочной машине
машин.
Исследованиями, прове-
денными в Советском Сою-
зе [101, 109, 111], выявлено
влияние различных параметров воздушного цикла на выходные
гидродинамические параметры.
Связующим звеном между технологическими и гидродинамиче-
скими параметрами может служить степень разрыхленности
постели отсадочной машины. Однако разрыхлен-
ность в каждый момент отсадки различна. Она изменяется и во
времени, и по высоте отсадочной постели (горизонтальные размеры
постели ограничены стенками машины). Разрыхленность в каждый
момент времени будет определяться вертикальным перемещением обо-
гащаемого материала и, таким образом, амплитудой пульсаций. На
рис. 133 показана осциллограмма вертикального перемещения воды
и отсадочной постели в одной из действующих отсадочных машин,
представляющая диаграмму цикла отсадки.
Как уже указывалось, для количественной оценки разрыхленности
постели используется критерий R, определяемый по формуле (124).
Значение его зависит от площади, образованной кривой S переме-
щения постели и осью абсцисс за один цикл пульсаций.
По общепринятым представлениям, наиболее благоприятная диа-
грамма отсадочного цикла должна быть такой, чтобы при восходя-
щем движении воды за относительно небольшое время достигалась
максимальная разрыхленность по всей высоте постели, а затем обес-
печивалось по возможности плавное опускание частиц и после до-
стижения их уплотненного состояния начинался новый цикл пуль-
саций.
Для получения оптимальной диаграммы отсадочного цикла в за-
висимости от исходного материала и удельных нагрузок нужно со-
ответственно подбирать входные параметры воздушного цикла: дли-
тельность впуска, выпуска и пауз между ними, давление воздуха
и число пульсаций в единицу времени.
263
Сочетание входных параметров воздушного цикла обусловливает
динамический режим разрыхления постели, который характеризуется
следующими выходными гидродинамическими параметрами: разма-
хом колебаний h, максимальным подъемом постели 5тах, максималь-
ной скоростью восходящего и нисходящего потоков -j- v и — г и кри-
терием разрыхленности R.
Рис. 134. Зависимость формы колебаний уровня воды
и верхних слоев постели от воздушного цикла пуль-
саций
Э. Э. Рафалес-Ламарка выполнил исследование на модели отса-
дочной машины БОМ-М16 и аналитический расчет выходных гидро-
динамических параметров па ЭВМ с использованием системы диффе-
ренциальных уравнений, описывающих колебательный режим от-
садки. В результате указанных исследований получена зависимость
гидродинамических характеристик отсадки от сочетания параметров
воздушного цикла.
В табл. 54 дана зависимость выходных гидродинамических пара-
метров от относительной продолжительности периодов впуска tb,
выпуска t, Ь!П и пауз in, а на рис. 134 показаны диаграммы пульса-
ций при различных соотношениях периодов впуска и выпуска.
Максимальных значений размах колебаний h, подъем постели
'S'niex и критерий разрыхленности R достигают при симметричных воз-
душных циклах 50—00—50 и 45—10—45.
Однако оба эти цикла характеризуются низким значением ско-
рости восходящего потока 4-Цпах и высокой скоростью нисходящего
264
Таблица 54
Зависимость выходных гидродинамических параметров от относительной
продолжительности впуска, выпуска и пауз
Воздушный цикл (впуск—пауза—вы- пуск), % Отноше- ние пери- ода вы- пуска к впуску т Размах колебаний Л, мм Подъем постели Smax- мм М аксимальная скорость потока, см/с Критерий разрых- ленпости я, см-с/мин
восходя- щего “^vmex нисходя- щего -гтзх
33—00—67 2,00 69 44 18,0 12,0 80,0
40—00—60 1,50 71 45 18,0 13,2 84,0
50—00—50 1,00 78 45 13,5 16,5 89,2
60—00—40 0,67 70 34 10,8 16,2 73,2
30—10—60 2,00 67 43 18,0 11,6 74,0
36—10—54 1,50 73 47 18,0 13,8 84,8
45—10—45 1,00 78 45 14,6 15,2 93,2
54—10—36 0,67 68 32 10,6 14,6 68,4
потока —Ртах- Такие циклы пульсаций более пригодны при обога-
щении мелких классов и сравнительно небольшом содержании тяже-
лых фракций в исходном материале, а также при необходимости
увеличить эффект всасывания для удаления под решето наиболее тон-
ких тяжелых фракций. При обогащении крупных классов и большом
содержании тяжелых фракций в исходном материале предпочтение
следует отдать асимметричным воздушным циклам.
Небольшая пауза благоприятно сказывается на характеристике
симметричного и асимметричного циклов (т — 1,50). Несколько
увеличиваются скорость восходящего потока Ц-р и критерий раз-
рыхленности R (см. табл. 54). Однако при дальнейшем увеличении
паузы, например до 20%, все выходные гидродинамические показа-
тели резко снижаются.
Еще больше влияют на колебательный режим отсадки число пуль-
саций п и давление воздуха р. С увеличением числа пульсаций умень-
шаются все выходные гидродинамические параметры постели (табл. 55).
При малых значениях п происходит более резкое изменение выход-
ных гидродинамических параметров, чем при более высоких п.
С технологической точки зрения целесообразно вести режим отсадки
при пизких числах пульсаций. В этом случае обеспечиваются более
высокие скорости восходящего потока, увеличивается размах коле-
баний, максимальный подъем постели и, как следствие этого, повы-
шается степень разрыхленности. Однако при пизких числах пульса-
ций режим становится менее устойчивым и более чувствительным
к различным внешним изменениям — нагрузке, ситовому и фрак-
ционному составу исходного материала. Поддержание оптимального
режима расслоения в этом случае становится более трудным и тре-
буются более совершенные системы автоматического управления.
265
Таблица 55
Зависимость выходных гидродинамических параметров от числа
пульсаций п и давления воздуха р
Число пульса- ций в 1 мин Давление возду- ха р, ММ ВОД- ст. h, мм Smex. мм +®, см/с — и, см/с R. см•с/мин
30 500 76 51 13,6 12,4 94,5
40 500 52 31 12,3 9,1 56,4
60 500 26 12 10,3 5,6 20,0
30 650 111 84 19,1 19,3 166,0
40 650 74 52 17,2 14,4 105,0
60 650 36 21 14,1 8,1 40,9
30 800 149 121 25,4 27,0 249,0
40 800 99 76 22,7 20,1 164,0
60 800 49 33 18,3 13,0 72,5
С увеличением числа пульсаций устойчивость режима увеличивается,
но зато снижаются все выходные гидродинамические характеристики,
особенно основной показатель — степень разрыхленности отса-
дочной постели.
Существенно влияет на гидродинамические параметры также да-
вление воздуха. С увеличением давления воздуха почти пропорцио-
нально увеличиваются скорость восходящего потока и размах коле-
баний, в значительно большей стецени возрастают скорость нисхо-
дящего потока и подъем постели. Особенно заметно увеличивается
критерий разрыхленности. Сочетанием числа колебаний и давления
можно выбрать наиболее благоприятный реяшм пульсаций, отве-
чающий и требованиям технологической эффективности, и устойчи-
вости режима отсадки. Естественно, что при этом выбор носит ком-
промиссный характер, так как технологическая эффективность
расслоения и устойчивость режима имеют противоположную напра-
вленность.
Предложенные в разное время формулы для расчета числа пуль-
саций сейчас практически потеряли свое значение, так как многие
из них основывались на старых представлениях о теории отсадки
и требовали для своего использования различных коэффициентов,
нахождение которых нуждалось в такой же экспериментальной ра-
боте, как и непосредственное определение оптимального числа пуль-
саций. С внедрением универсальных приводов с широким диапазо-
ном изменения числа пульсаций появилась возможность оперативно
подбирать оптимальное их значение для конкретных условий каж-
дой фабрики.
Изменением давления в воздушных камерах отсадочных машин
в различные периоды цикла можно влиять на динамику взвешивания
постели. Исследования, проведенные при линейном изменении давле-
ния по закону pmIn = pmax (1 — с), показали, что если давление
к концу впуска понизить на 20% против первоначального (коэф-
фициент снижения давления с = 0,2), то выходные гидродинамиче-
266
Таблица 56
Зависимость выходных гидродинамических параметров от изменения
давления в воздушной камере
Воздушный цикл (впуск — пауза — вы- пуск), % Коэффициент снижения давления с pmin’ мм вод. ст. Л, мм Smax. «м + гщах» см/с ®щах’ см/с R, СМ-С/МИИ
50-00-50 0,2 520 98 68 16,0 17,7 152
50-00—50 0,4 390 83 56 15,1 14,8 128
60—00—40 0,0 650 76 51 13,6 12,4 95
60-00-40 0,2 520 87 53 13,7 16,6 137
60—00—40 0,4 390 76 45 13,2 12,5 115
скис параметры заметно улучшаются. При дальнейшем снижении
коэффициента с выходные гидродинамические показатели ухуд-
шаются (табл. 56).
Необходимый характер изменения давления достигается путем
профилировки впускных и выпускных сечений окон воздушных пуль-
саторов. В пульсаторах роторного типа проходные сечения на золот-
никах с этой целью делаются трапецеидальной формы, чтобы пара-
метр время — сечение соответствовал принятому режиму впуска или
выпуска воздуха и обеспечивал таким образом заданный цикл пуль-
саций.
Наиболее благоприятная диаграмма отсадки, позволяющая полу-
чить высокую точность разделения, в основном определяется пара-
метрами воздушного цикла.
Следует подчеркнуть, что при низких частотах пульсаций постель
отсадочной машины большее время находится во взвешенном состоя-
нии, причем доля эффективной части отсадочного цикла при этом
возрастает и, следовательно, возрастает точность разделения исход-
ного материала по плотности. Однако такие режимы требуют ста-
билизации качества и количества исходного материала, подачи более
чистой оборотной воды, внимательного надзора за режимом отсадки
и отлаженной системы автоматического регулирования.
При отсутствии указанных условий целесообразно работать при
более высоких числах пульсаций.
6. ПОДРЕШЕТНАЯ ВОДА
Подрешетная вода является фактором оперативного регулирова-
ния отсадки путем поддержания оптимальной разрыхленности отса-
дочной постели. Она служит для покрытия дебаланса в расходе воды
при ее восходящем и нисходящем ходах.
Динамическое воздействие подрешетной воды заключается в умень-
шении перепада гидростатического давления между рабочим и воз-
душным отделениями, увеличении скорости восходящего потока
267
и уменьшении скорости нисходящего потока. Кроме того, подрсшет-
ная вода вместе с транспортной участвует в перемещении легкого
продукта к сливному порогу.
Все перечисленные функции подрешетной воды в различной сте-
пени связаны с разделением материала по плотности и существенно
влияют на технологическую эффективность отсадки. Без подрешет-
ной воды большинство отсадочных машин вообще работать не может.
Во время восходящего хода воды ее избыток вместе с легким
продуктом уходит через сливной порог. При нисходящем ходе воды
гидравлическое сопротивление отсадочной постели вследствие уплот-
нения последней будет более высоким, чем при восходящем ходе.
Поэтому под решето возвращается меньший объем воды, чем объем
воды, поступающей в надрешетпую часть при восходящем потоке.
Если не восполнять подрешетпой водой возникший дебаланс, то
между рабочим и воздушным отделениями с каждой пульсацией будет
возрастать перепад уровней Но до тех пор, пока воздух не начнет
прорываться в рабочее отделение машины. При малых расходах под-
решетной воды такой крайний случай может и не произойти, так как
колебательный процесс в отсадочных машинах в известной мере обла-
дает свойством саморегулирования. С уменьшением расхода подре-
шетной воды снижается эффективное давление
Рэф = Р0—(178)
зависящее не только от давления воздуха р0, но и от перепада
уровней По. Снижение эффективного давления, т. е. результиру-
ющего энергетического импульса, воздействующего на постель, неиз-
бежно приводит к уменьшению размаха колебаний hp подъема по-
стели <Smax, критерия разрыхленности R и скоростей восходящего
и нисходящего потоков. Уменьшение выходных гидродинамических
параметров отсадки, в частности размаха колебаний, приводит к сни-
жению уровня водослива и уменьшению расхода воды через сливной
порог отсадочной машины. Снижение расхода сливной воды прекра-
щается при восстановлении баланса в расходе подрешетной воды.
Однако указанное равновесие может наступить при режиме обо-
гащения, не являющемся оптимальным, так как постель при недо-
статке подрешетпой воды будет излишне уплотнена и разрыхлен-
ность ее не будет соответствовать оптимальным значениям. Поэтому
расход подрешетной воды в первую очередь должен определяться
условиями технологического регулирования режима, косвенным по-
казателем оптимальности которого является степень разрыхлен-
ности постели.
Можно полагать, что определенным условиям питания машины со-
ответствует только один оптимальный режим работы и что точность
разделения является экстремальной функцией разрыхленности отса-
дочной постели.
Если колебания постели отсутствуют, взвешивания материала
не происходит и, естественно, эффективность разделения в этом слу-
чае равна нулю. Наоборот, при создании непомерно больших колеба-
268
нии постель будет полностью перемешана, а эффективность будет
равна нулю. Между этими крайними явлениями существует узкая
область оптимальной разрыхленности, при которой обеспечивается
наибольшая точность разделения.
Поддержание разрыхленности постели в области оптимальных
значений является основной задачей оперативного регулирования
режима и достигается измене-
нием расхода воздуха и подре-
шетноп воды.
Разрыхленность постели за-
висит от изменения давления
воздуха в значительно большей
степени, чем от расхода подре-
шетной воды.
С увеличением давления воз-
духа, например, с 500 до 650 мм
вод. ст. (на 30%) критерий
разрыхленности увеличивается
примерно в 2 раза, а с увели-
чением расхода подрешетной
воды в 2 раза (например,
с 36 до 72 м3/(ч-м2) показа-
тель R увеличивается только
Рис. 135. Зависимость критерия раз-
рыхленности R от расхода подрешот-
ной воды н давления воздуха
на 17',’о (рис. 135). Следовательно, расходом подрешетной воды можно
обеспечить более точную регулировку разрыхленности, чем сжатым
воздухом, что также подтверждается опытом эксплуатации отса-
дочных машин. Обычно регулировку воздухом производят лишь при
резких изменениях ситового или фракционного состава исходного
материала или при существенном изменении удельных нагрузок.
Причем и в этом случае осуществляется лишь грубая (предвари-
тельная) регулировка режима, а окончательная доводка его произ-
водится с помощью расхода подрешетной воды.
При регулировании расхода подрешетной воды и воздуха их да-
вление в аккумулирующих сборниках (баке оборотной воды, воз-
душном ресивере) поддерживается по возможности постоянным.
Однако в воздушных камерах отсадочных машин давление зависит
от количества поступающего воздуха. Поэтому сжатый воздух харак-
теризуется не расходом, а давлением, поскольку этот параметр
является более характерным при оценке разрыхленности постели.
Эффект воздействия подрешетной воды на постель отсадочной
машины в значительной степени зависит от числа колебаний. На
рис. 136 показана зависимость проницаемости постели 771 и перепада
уровней Но от числа пульсаций. При малых числах пульсаций уве-
личение расхода подрешетной воды более существенно изменяет
1 Проницаемость постели — показатель аналогичной разрыхленности. Он
определяется по относительной скорости опускания лота. За единицу принята
скорость опускания лота при нулевом расходе подрешетной воды.
269
проницаемость постели, чем при больших числах пульсаций. Иначе го-
воря, для достижения оптимальной разрыхленности постели отсадоч-
ные машины, работающие на пизких числах пульсаций, требуют мень-
шего расхода подрешетной воды. Однако, как указывалось выше,
в этом случае машина работает в менее устойчивом режиме и более
чувствительна к различного
рода помехам, так как малые
возмущения приводят к зна-
чительному изменению режима.
Определение аналитически-
ми методами оптимальных норм
расхода подрешетной воды
практически невозможно из-за
многообразия действующих фак-
торов и отсутствия теоретиче-
ски обоснованных критериев,
связывающих гидродинамиче-
ские параметры отсадочной по-
стели с технологической эф-
фективностью разделения. В за-
висимости от конкретных
условий на обогатительных
фабриках расход подрегаетной
и транспортной воды колеблет-
Рис. 136. Зависимость проницаемости ся в широких пределах.
постели от перепада уровней при раз- Исследования, проведенные
личном числе пульсаций КузНИИуглеобогащенисм, Укр-
НИИуглеобогащением на обо-
гатительных фабриках Кузнецкого и Донецкого [77, 1181 бассей-
нов, показали, что общий расход воды на отсадку колеблется
от 2,3 до 6 м3/т. С увеличением крупности исходного материала
и трудности обогащения расход воды возрастает. Доля расхода
подрешетной воды от общего расхода колеблется от 40 до 70%.
В табл. 57 приведены фактические расходы воды на отсадку па
некоторых углеобогатительных фабриках Кузнецкого и Донецкого
бассейнов.
Расчет расхода воды на отсадку удобнее производить по номо-
грамме (рис. 137), позволяющей определить удельный расход при
различном сочетании исходных параметров:
содержании породы в исходном угле от 0 до 50%;
содержании промежуточных фракций от 0 до 28% (в пересчете на
беспородную массу).
Номограмма составлена для углей двух классов (<13 и >13 мм).
Кривую класса <13 мм можно также использовать для определения
расхода воды при отсадке углей крупностью ниже 6, 10 и 25 мм.
По кривой крупного угля можно определять расход воды при отсадке
широко классифицированного угля, а также антрацита любой круп-
ности. Для антрацита на шкале обогатимости выделен специальный
Таблица 57
Фактические расходы транспортной и подрешетной воды на некоторых
углеобогатительных фабриках (по данным КузНИИуглеобогащенпя и
У крНИИуглеобогащения)
Обогатительная фабрика Отсадочная машина Класс, мм Обогати- мость Удельная производи- тельность, т/(м2-ч) Расход воды, м'/т
тран- спорт- ной подре- шетной общей
«Заминка 3-4» «Гпнро- Кокс-47» 13-100 0-13 Труд- ная То же 14 18 1,4 1 3,5 2,5 4,9 3,5
«Кисплевская» БОМ-МЮ 0—13 » 9 0,5 1,8 2,3
«Коксовая-1» БОМ-Ml 0 0—13 » 10,5— 13,5 1,2 2,1 3,3
«Беловская» «Бедаг» 0,5—10 » 8,3— 11,5 2,5 2,5 5,0
«Танбипская» «Г нпро- кокс-47» 0—13 Средняя 16 1,3 2,8 4,1
«Томуспнская» То же 0—13 Очень трудная 8 2,5 3,4 5,9
«Абашево-Байда- евская» БОМ МЮ 0—13 Средняя 12,5 0,8 1,9 2,7
«Ч умаковская» ОМ-12 13-0 » И 1,9 1,8 3,7
«Бальмнусская» ОМ-12 13-0 Труд- пая 16 2,6 2,4 5
«Бряпковская» БОМ 118 100—0 Средняя 12 1,6 1,8 3,4
БОМ-МЮ 13-0 » 15,6 1,4 1,3 2,7
«Калининская» «Пик» 0,5-10 » 5,8 3,3 2,7 6
«Суходольская» БОММ-16 0,5—13 Труд- ная 8,8 1,6 2,1 3,7
Донецкого КХЗ ОМ-12 0,5- 80 Средняя 15,8 1,6 1,5 3,1
Днепродзержин- ского КХЗ «Гип]ю- кокс» 0,5-12 Труд- ная 15,3 3 2,6 5,6
Енакиевского КХЗ ОМ -12 К 0,5—13 Средняя 17,5 1,6 1,3 2,9
Горловского КХЗ ОМ-12111 0-80 » 17,3 1,7 1,1 2,8
«Комендантская» ОМ 18 Антра- цит 13—0 Легкая 13 1,8 1,8 3,6
«Центросоюз» ОМА 8 Ат ра- цнт 6-25 » 18 1,7 2,1 3,8
«Кисплевская» ОМА-10 Антра- цит 6-150 » 21 2,2 2,0 4,2
Средний расход во ды — — — — 1,7 2,2 3,9
диапазон, смещенный в сторону трудной обогатимости (учтена по-
вышенная плотность сырья).
Порядок определения расхода воды по номограмме следующий:
1) па кривой данной крупности угля (левая часть номограммы)
находят точку, отвечающую содержанию породы в этом угле, для
271
272
(179)
чего с соответствующей засечки на оси абсцисс восстанавливают пер-
пендикуляр до пересечения с той или иной кривой;
2) от точки пересечения на кривой вправо проводят горизон-
таль до пересечения с вертикальной линией, которая отвечает со-
держанию промпродуктовых фракций в исходном угле, рассчитан-
ному на беспородную массу
s= Л1400?—00 юо%;
100 y>1800
3) от полученной точки пересечения на правой части номограммы
проводят линию вправо (параллельно косым линиям) до пересечения
со шкалой общего расхода воды;
4) расходы подрешетной и транспортной воды читают на соответ-
ствующих вспомогательных шкалах в правой части номограммы.
Пример. Отсадке подвергается уголь крупностью 0,5—13 мм с содер-
жанием породы 32% и промежуточных фракций 15% (трудная обогатимость).
По номограмме (пунктирная линия на рис. 137) определяем удельный расход
воды, равный 3,5 м3/т (подрошетной 1,55 м3/т и транспортной 1,95 м3/т).
Если известна только категория обогатимости угля, по ГОСТу находим
крайние значения удельного расхода воды. В нашем примере они составят
от 3,4 до 3,6 м3/т (1,5—1,6 м3/т подрешетной и 1,9—2,0 м3/т транспортной).
С помощью приведенной номограммы определяются усредненные
значения расходов транспортной и подрешетной воды в зависимости
от качества исходного угля, его крупности и фракционного состава.
Естественно, конкретные условия каждой фабрики не исчерпываются
этими факторами, в особенности это касается расхода транспортной
воды, в большой степени зависящего от угла наклона желобов, их
конфигурации, материала, футеровки и технического состояния.
Поэтому возможны индивидуальные отклонения от усредненной
нормы в ту или иную сторону.
Что касается подрешетной воды, то, как указывалось выше, ее
расход является одним из основных факторов технологической ре-
гулировки отсадочной машины. Поэтому он пе может быть жестко
регламентирован даже при одних и тех же условиях эксплуатации.
Номограмма позволяет определить только среднее значение рас-
хода подрешетной воды в течение смены.
7. СПОСОБ РАЗГРУЗКИ ТЯЖЕЛЫХ ПРОДУКТОВ
Точность разделения исходного материала зависит не только
от успешного расслоения его на фракции различной плотности, но
и от способа удаления из машины конечных продуктов отсадки.
В некоторых работах [37, 1051 отмечается, что расслоение постели
во многих случаях выполняется точнее, чем удаление тяжелых про-
дуктов. Это объясняется тем, что процесс разгрузки более чувстви-
телен к различным отрицательным факторам и изменениям качества
исходного угля, чем процесс расслоения.
8 Саказ 375
273
Задача разгрузки тяжелых продуктов сводится к тому, чтобы
удалять из отсадочной машины столько тяжелых продуктов, сколько
их поступает с исходным материалом, не нарушая при этом достиг-
нутого расслоения отсадочной постели. В реальных условиях осуще-
ствить этот принцип практически невозможно, так как нельзя обес-
печить абсолютно точное расслоение исходного материала по плот-
ности и получить слои отсадочной постели с нулевым содержанием
посторонних фракций. Поэтому конечные продукты выгружаются
из отсадочной машины с определенным взаимозасорением.
Практически задача разгрузки сводится к удалению из отсадоч-
ной машины сформировавшихся слоев породы и промежуточного
продукта с допустимым содержанием в них посторонних фракций
и минимальным нарушением процесса расслоения.
При обогащении углей применяются два принципиально различ-
ных способа разгрузки тяжелых продуктов: механический при ра-
боте отсадочных машин с естественной постелью и через решето при
работе с искусственной постелью. Применяется также комбинирован-
ная разгрузка с использованием механических разгрузчиков и искус-
ственной постели.
Важным фактором при механическом способе разгрузки является
высота тяжелого слоя постели. Степень подготовленности слоев тя-
желых продуктов к разгрузке различна как по высоте постели, так
и по длине машины. Различна также горизонтальная скорость пере-
мещения слоев постели. Эти условия существенно влияют па выбор
толщины контролируемого слоя тяжелого продукта и места его вы-
грузки. Чтобы удалять из отсадочной машины тяжелый продукт
с минимальным содержанием легких фракций, следует в месте вы-
грузки поддерживать достаточно высокий слой удаляемого продукта.
Одпако с увеличением слоя тяжелого продукта увеличивается вероят-
ность засорения концентрата посторонними фракциями, а также воз-
растает гидравлическое сопротивление постели и уменьшается ее
разрыхленность, что может снизить технологическую эффективность
расслоения. При малой высоте породного слоя увеличиваются по-
терн угольных фракций с породой и снижается устойчивость режима
разгрузки. Таким образом, высота контролируемого слоя постели
должна постоянно иметь оптимальное значение.
Формирование отсадочной постели начинается с ее крайних слоев.
Прежде всего формируется самый верхний слой легкого продукта,
затем нижний, тяжелый слои и в последнюю очередь — промежуточ-
ный слой, состоящий из фракций средней плотности.
Исследования динамики формирования отсадочной постели [115]
показали, что распределение фракций различной плотности по эле-
ментарным слоям постели носит вероятностный характер, причем
вероятность задержки частицы в «чужом» слое увеличивается по
мере ее приближения к своему слою равновесия. Естественно, что
слои различной плотности, наиболее удаленные друг от дуга, будут
иметь наименьшую взаимную засоренность. Иными словами, непо-
средственно на решете отсадочной машины находится наиболее
274
«чистый» тяжелый слой. Содержание в нем посторонних фракций
возрастает с увеличением расстояния от решета. В отсадочных маши-
нах с механической разгрузкой тяжелых продуктов толщина этого
наиболее «чистого» слоя возрастает по мере приближения постели
к месту разгрузки.
Толщина тяжелого слоя за-
висит также от скорости его
продвижения вдоль отсадочной
машины.
Исследования, проведенные
на действующих отсадочных
машинах [93] с использованием
меченых радиоактивным изото-
пом СО-60 зерен угля и породы
различной плотности, показа-
ли, что горизонтальная ско-
рость перемещения слоев по-
стели зависит от их плотно-
сти р или от высоты расположе-
ния слоя Н по отношению
Рис. 138. Зависимость горизонтальной
скорости перемещения слоев постелп и
и их плотности р от высоты расположе-
ния слоя Н над уровнем решета:
к отсадочному решету.
На рис. 138 показана зави-
симость горизонтальной ско-
1 — кривая изменения скорости; 2 — кривая
изменения плотности
рости перемещения слоев постели v и их плотности р от высоты над
уровнем отсадочного решета. В табл. 58 даны фактические и рас-
четные значения указанных скоростей для отсадочной машины
мелкого угля.
Расчетные значения скорости горизонтального перемещения слоев
постелп определялись по эмпирическому уравнению [93]
v = (180)
где v0 — скорость нижнего слоя, м/с; р —коэффициент приращения,
1/м; Н — высота исследуемого слоя постели, м.
Средняя скорость нижних слоев более чем в 2 раза меньше средней
скорости постели. Поэтому, несмотря на разгрузку некоторого коли-
чества породных частиц через отсадочное решето, высота породной
постели к моменту подхода к разгрузочному порогу обычно превы-
шает расчетное значение ее, найденное по фракционному составу
исходного угля без учета фактической скорости перемещения пород-
ного слоя. Например, при содержании тяжелых фракций в исходном
угле 20% и общей высоте отсадочной постели 500 мм расчетная вы-
сота породного слоя не должна превышать 100 мм. В действитель-
ности же высота породного слоя при этих условиях обычно соста-
вляет 150—200 мм, т. е. примерно в 1,5—2 раза выше расчетной
высоты. Для расчета высоты слоя тяжелого продукта, который обра-
зуется в конце рабочего отделения отсадочной машины, можно вос-
пользоваться формулой
Нт = ЯпостТт. ф (1 - к) , (181)
w ”порРпор
18*
275
где Дпост — общая высота отсадочной постели; ут. ф — содержа-
ние тяжелой фракции в исходном угле; к — коэффициент, учитыва-
ющий уход тяжелой фракции через решето (обычно к = 0,15—0,10);
нср — средняя скорость горизонтального перемещения всей постели;
упор — скорость перемещения тяжелого слоя; рср — удельная на-
сыпная плотность всей постели; рпор — удельная насыпная плот-
ность породного слоя.
Пример. На отсадочную машину ОМ-12 с отсадочным отделением сред-
ней глубины 550 мм (ЯПОст ~ 0,550 м) поступает уголь крупностью 0,5—13 мм,
содержание тяжелой фракции в котором составляет 26,8% ("Упор = 0,268).
Определить высоту породного слоя (фракция > 1800 кг/м®).
Принимаем следующие значения величин, входящих в формулу (181):
к — 0.12; рср = 750 кг/м3; рпор = 1250 кг/м®.
По табл. 58 находим среднюю скорость перемещения тяжелых фракций
о 1780 кг/м3)
кпор = 0.0070 +0.0077+0.0100+0.0115 = 00082 м/с_
Принимаем среднюю скорость перемещения всей постели
пср — 0,0181 м/с.
Подставив указанные значения в формулу (181), получим:
Л^-0.550.0,2680-0.12) ^^-0.171».
Таблица 58
Фактические и расчетные скорости горизонтального перемещения
слоев постели в отсадочной машине мелкого угля
Высота ц- нтра контро- лируемого слоя посте- ли над уровнем отса- дочного решета Н, см Средняя плотность к онтр о лир у емог о слоя постели р, кг/м8 Среднее значение гори- зонтальной скорости перемещения контроли- руемых слоеи постели V, м/с Расчетное значе- ние скорости vo> м/с
2,5 2500 0,0070 0,0068
7,5 2220 0,0077 0,0081
12,5 2070 0,0100 0,0097
17,5 1780 0,0115 0,0118
22,5 1610 0,0143 0,0142
27,5 1500 0,0169 0,0171
32,5 1330 0,0208 0,0207
37,5 1280 0,0246 0,0249
42,5 1220 0,0295 0,0300
47,5 1210 0,0385 0,0392
Средняя скорость — 0,0181 —
Практически высота породного слоя принимается на 10—15%
больше расчетной. Некоторое увеличение породного слоя повышает
технологическую надежность системы разгрузки, так как в этом
случае можно компенсировать колебания нагрузки по породе и не-
276
которую инерционность системы регулирования и предотвратить,
таким образом, возможные потери легких фракций с отходами обога-
щения. При этом увеличивается вероятность перехода тяжелых фрак-
ций в следующую ступень отсадочной машины, но в ней тяжелые
фракции будут выделены с промежуточным продуктом, и засорение
ими концентрата может быть предотвращено.
Ф. Шпетл, И. Пунцманова и В. Прохазка [1461 проследили на
лабораторной отсадочной машине с применением цветной кино-
съемки характер формирования слоев постели и распределения гори-
зонтальных скоростей между различными фракциями.
По данным их опытов, на 1/а длины лабораторной машины ско-
рость перемещения легких, средних и тяжелых фракций примерно
одинаковая. Некоторая дифференциация скоростей происходит на
остальных 2/3 длины машины, причем скорость породного слоя во
второй половине машины (перед разгрузочной щелью) возрастает
примерно в 2 раза — с 5 до 10 мм/с, а скорость промежуточных фрак-
ций заметно уменьшается (до 3—4 мм/с), особенно в конце отсадоч-
ной машины. Скорость легких фракций составляла 12 мм/с, а в са-
мых верхних слоях — несколько выше.
Однако, несмотря на полученные данные, авторы указанных опы-
тов сделали вывод, что продвижение зерен по длине в отсадочной
машине почти во всех слоях одинаково. Этот вывод не согласуется
с более ранними литературными данными и опытом эксплуатации
отсадочных машин. По-видимому, применяемая авторами лаборатор-
ная модель отсадочной машины недостаточно точно моделирует реаль-
ный процесс перемещения материала.
В практике работы обогатительных фабрик было неоднократно
замечено, что наиболее тяжелые частицы, содержащиеся в исходном
угле (например, частицы колчедана), настолько медленно переме-
щаются вдоль машины, что иногда приходится останавливать отса-
дочную машину, чтобы их удалить механическим путем из загрузоч-
ной части, где они скапливаются, несмотря на их малое содержание
в исходном угле. Таким образом, не вызывает никакого сомнения,
что горизонтальная скорость перемещаемых слоев постели неодина-
кова, она зависит от плотности слоя или его расположения по от-
ношению к решету, что следует учитывать при организации раз-
грузки тяжелых продуктов.
Высота слоя тяжелого продукта является определяющим пара-
метром в системе автоматического регулирования разгрузки тяже-
лых продуктов.
На большинстве действующих отсадочных машин применяется
астатическая система регулирования, при ко-
торой поддерживается заданная высота Нт контролируемого тяже-
лого слоя, независимо от количества поступающих в отсадочную ма-
шину тяжелых фракций. При увеличении их содержания в исходном
угле или при общем увеличении нагрузки количество поступающих
в машину тяжелых фракций увеличивается. Если при этом будет вы-
держана заданная высота Нт контролируемого слоя, то для
277
сохранения баланса между поступлением и разгрузкой необхо-
димо увеличить скорость перемещения тяжелого слоя и, следова-
тельно, уменьшить время пребывания в отсадочной машине частиц,
входящих в данный слой. Качество продуктов отсадки при этом
ухудшится.
Исходя из этих соображений, в новых системах автоматического
регулирования разгрузки тяжелых продуктов принят статиче-
ский закон регулирования, при котором высота слоя тяжелого
продукта не стабилизируется, а изменяется пропорционально коли-
честву разгружаемого продукта.
В серийных отсадочных машинах типа ОМ средняя высота уплот-
ненного слоя породы обычно составляет 150—180 мм, а в отсадоч-
ных машинах типа ОМА — от 200 до 250 мм. Увеличение толщины
слоя в зависимости от количества разгружаемой породы при стати-
ческой системе регулирования на отсадочных машинах мелкого угля
обычно составляет 40—80 мм. Высота контролируемого слоя проме-
жуточных фракций, несмотря на меньшее, как правило, их содержа-
ние в исходном угле, бывает незначительно ниже породного слоя и
составляет чаще всего 140—160 мм. Это объясняется тем, что во вто-
рую ступень отсадочной машины, где выделяется промежуточный
продукт, переходит некоторое количество породных фракций, что
несколько увеличивает высоту контролируемого слоя. Граница
между средними и легкими фракциями отсадочной постели в пром-
продуктовой ступени выражена менее четко, и это затрудняет под-
держание оптимального слоя промежуточных фракций.
Контроль высоты слоев тяжелых продуктов па серийных отса-
дочных машинах производится обычно с помощью поплавкового
датчика. Чтобы точнее фиксировать высоту наиболее освобожден-
ного от посторонних фракций тяжелого слоя постели, поплавок
должен быть максимально приближен к разгрузочной щели. Однако
известно, что в зоне разгрузки скорость перемещения тяжелого слоя
постели значительно увеличивается (по данным Ф. Шпетла и др.
[31], примерно в 2 раза), а высота его снижается. Изменение высоты
слоя в этой зоне зависит не только от совершенства расслоения и со-
держания тяжелых фракций в исходном угле, по и от самого режима
разгрузки, причем даже незначительные помехи в работе разгрузоч-
ных устройств могут существенно изменить высоту контролируемого
слоя и, таким образом, привести к неустойчивой работе авторегуля-
торов по удалению тяжелых продуктов.
В работе [501 рекомендуют, исходя из характера возмущений,
происходящих в зоне разгрузки, определять оптимальное место кон-
троля высоты слоя тяжелого продукта, т. е. расстояние от разгру-
зочной щели до ближайшей кромки поплавка, по следующей формуле:
Z = #Ttga, (182)
где Нт — высота контролируемого слоя тяжелого продукта; а —
угол естественного откоса тяжелого продукта.
278
Оба показателя принимаются для условий сплоченного состоя-
ния постели.
Влияние способа разгрузки тяжелого продукта на технологиче-
ские показатели обогащения рассмотрено в ряде работ [31, 37, 138].
Несмотря на значительный прогресс в совершенствовании способа
механической разгрузки тяжелых продуктов, до настоящего вре-
мени еще не создано разгрузочное устройство, удовлетворяющее
всем технологическим требованиям отсадки.
В первую очередь это касается послойного удаления тяжелых
продуктов с сохранением достигнутого расслоения. При вертикаль-
ном расположении выпускной щели и недостаточной изоляции раз-
грузочного кармана от подрешетного пространства наблюдается
интенсивное перемешивание постели в зоне разгрузки. Это объ-
ясняется тем, что в месте разгрузки высота тяжелой постели
снижается, уменьшается ее гидродинамическое сопротивление,
вследствие чего происходит местное увеличение скорости восхо-
дящего потока, приводящее в конечном итоге к нарушению струк-
туры постели. Исследования различных способов разгрузки тяже-
лых продуктов, проведенные Б. II. Преображенским и В. И. Хва-
ном [138], показали, что разгрузка через вертикальную щель с ши-
берным регулирующим органом, широко применяемая на маши-
нах старого типа, не обеспечивает послойное удаление тяжелых про-
дуктов и приводит к ухудшению технологических показателей
отсадки.
Резкие нарушения структуры отсадочной постели имеют место при
высоком промежуточном пороге, наличие которого необходимо при
вертикальном расположении разгрузочной щели. При переходе обога-
щаемого материала через промежуточный порог достигнутое в пер-
вой ступени расслоение нарушается, и последующее формирование
постели во второй ступени практически начинается заново. Наруше-
ние постели в зоне промежуточного порога усугубляется недоста-
точной изоляцией разгрузочных карманов от подрешетиого про-
странства.
Для устранения указанных недостатков на ряде отечественных
и зарубежных отсадочных машин применена спокойная выгрузка,
при которой отсадочное отделение машины выполняется без проме-
жуточного порога, и разгрузка тяжелых продуктов производится
через горизонтальную щель. Исполнительный орган разгрузочного
устройства помещен в нижней части отсадочной машины, чтобы за-
полненный тяжелым продуктом разгрузочный карман создавал
значительное гидродинамическое сопротивление и изолировал от-
садочную постель в зоне разгрузки от действия восходящего
потока.
Исследования различных типов разгрузочных устройств [31, 138}
показали, что. существенным недостатком шиберных разгрузчиков
является нелинейность регулировочной характеристики.
На рис. 139 показана зависимость производительности шиберного
разгрузчика Q от ширины разгрузочной щели А/7, полученная
279
И. Я. Корчмарем при исследовании в промышленных условиях
[631. Эта зависимость имеет нелинейный характер, особенно в край-
них зонах регулирования. При небольшой ширине разгрузочной
Рис. 139. Зависимость производитель
ности шиберного разгрузчика от шири-
ны разгрузочной щели
щели разгрузка материала пре-
кращается, а при максимальной
ширине материал свободно вы-
текает через щель, и скорость
разгрузки ограничивается лишь
сопротивлением разгрузочного
кармана. Это усложняет систе-
му автоматизации разгрузки
тяжелых продуктов. Кроме
того, разгрузчики этого типа
в процессе эксплуатации часто
заклиниваются крупными ку-
сками породы или промпродук-
та, что приводит к технологи-
ческим нарушениям режима
отсадки.
Роторные разгрузочные устройства в значительно меньшей сте-
пени подвержены этим недостаткам. Характеристика производи-
тельности роторного разгрузчика является линейной функцией ча-
стоты вращения ротора. Заклинивается роторный разгрузчик также
значительно реже шиберного, особенно при бесколосниковой моди-
фикации.
Таким образом, роторный тип разгрузчика является более со-
вершенным технологически. Поэтому он нашел широкое применение
в новых типах отсадочных машин. Однако при обогащении крупных
классов предпочтение следует отдавать секторным разгрузочным
устройствам, так как применение роторного разгрузчика в этом
случае требует значительного диаметра его, что усложняет конструк-
цию отсадочной машины. В настоящее время разработаны незакли-
нивающиеся секторные разгрузчики, например разгрузчики, приме-
няемые на отсадочных машинах типа ОМА.
Регулировочная характеристика разгрузчика этого типа в рабо-
чей зоне близка к линейной (рис. 140), но в крайних положениях
она нелинейная. Поэтому оперативное регулирование разгрузки
желательно ограничивать областью линейной характеристики, что
подтверждено опытом применения указанных разгрузчиков при обо-
гащении антрацитов различной крупности.
Совершенно иной характер имеет разгрузка тяжелых про-
дуктов при работе отсадочных машин с искусственной по-
стелью.
Искусственная постель применяется при обогащении мелких
классов углей и руд, если крупность обогащаемого материала не
превышает 13—15 мм.
При работе отсадочных машин с искусственной постелью тяжелые
фракции разгружаются только через решето.
280
Угол поборота сен тора <*. градус
Рис. 140. Зависимость производитель-
ности секторного разгрузочного устрой-
ства от угла поворота сектора
Разгрузка производится непрерывно по всей длине рабочего от-
деления машины по мере расслоения отсадочной постели. При этом
накопления слоя тяжелого продукта не происходит. Тяжелые ча-
стицы, достигнув слоя искус-
ственной постели, проходят
сквозь нее в подрешетное про-
странство. Частицы меньшей
плотности задерживаются по-
стелью и остаются в надрешет-
ном пространстве. Образование
сколько-нибудь заметного слоя
тяжелого продукта над искус-
ственной постелью свидетель-
ствует о том, что пропускная
способность постели для дан-
ных условий недостаточна. По-
высить пропускную способность
постели можно увеличением ее
разрыхленности путем интен-
сификации режима пульсаций,
например увеличением расхода
воздуха или подрешетной воды.
Однако подчинять водо-воздуш-
ный режим задачам разгрузки
нельзя, так как он в первую
очередь должен поддерживать оптимальную разрыхленность отса-
дочной постели и обеспечивать высокую эффективность расслоения
исходного материала по плотности. Отступление от оптимального
режима пульсаци и неизбежно приведет к снижению точности расслое-
ния.
По этим соображениям оперативная регулировка разгрузки тяже-
лых продуктов при наличии искусственной постели ограничивается
сравнительно узкими пределами, что, в свою очередь, приводит к не-
обходимости тщательно усреднять материал, чтобы избежать резких
колебаний количества тяжелых фракций в материале, поступающем
на отсадочную машину.
Кроме того, параметры искусственной постели нужно также тща-
тельно подбирать применительно к обогащаемому материалу, по-
скольку в процессе работы оперативно изменить что-либо в искус-
ственной постели практически невозможно.
Как указывалось в главе II, искусственная постель характери-
зуется не только определенной пропускной способностью или удель-
ной производительностью, отнесенной к единице площади отсадоч-
ного отделения, но и более важным показателем — селективностью
разделения, т. е. избирательной способностью пропускать тяжелые
частицы и удерживать легкие.
В отличие от механических разгрузчиков искусственная постель-
избирательно выгружает частицы тяжелых продуктов.
281
и, таким образом, участвует в процессе обогащения материала,
повышая технологическую эффективность отсадки. При удачно вы-
бранных параметрах искусственная постель имеет весьма высокую
селективность. Из всех видов разгрузки она обеспечивает наиболее
высокую точность разделения. Это основное преимущество искус-
ственной постели ставит практически вне конкуренции сам принцип
непрерывного удаления тяжелых продуктов через фильтрующий
слой, хотя реализация его в практических условиях связана с некото-
рыми органическими недостатками и эксплуатационными неудоб-
ствами.
Как упоминалось выше, основной недостаток искусственной по-
стели заключается во взаимосвязи оперативного регулирования раз-
грузки и технологического режима ее расслоения. Вторым крупным
недостатком является низкая производительность по выделению
тяжелых продуктов, а следовательно, и низкая удельная произво-
дительность по исходному материалу, которая обычно в 2—3 раза
ниже, чем в отсадочных машинах с механической разгрузкой тяже-
лых продуктов.
Особенно часто засоряется искусственная постель на обогати-
тельных фабриках, где классификация на машинные классы произ-
водится на грохотах с щелевыми ситами, так как в этом случае в слое
искусственной постелп накапливаются частицы тяжелых продуктов
продолговатой формы с размерами, превышающими размер отверстий
в отсадочном решете. Несмотря на указанные недостатки, способ
разгрузки тяжелых продуктов через искусственную постель довольно
широко применяется при обогащении углей и является преоблада-
ющим при обогащении руд.
Для достижения высокой эффективности отсадки необходимо,
чтобы основные характеристики искусственной постели соответство-
вали обогащаемому материалу. Выбору оптимальных параметров
искусственной постели (материал, форма частиц, их плотность и раз-
мер, число Слоев и т. д.) посвящено много исследований [G5, 79,
95, 97]. Однако в практике обогащения подбор постели осуществля-
ется опытным путем. Чаще всего при обогащении углей применяется
полевой шпат, а при обогащении руд — буровая дробь, гематитовая
или магнетитовая руда и другие тяжелые минералы. Благоприятная
форма кусков полевого шпата, его достаточная прочность и плот-
ность, близкая к оптимальной, контрастный цвет по отношению
к углям способствуют широкому применению этого минерала для ис-
кусственной постели при обогащении углей.
Технологические показатели отсадки в очень большой степени
зависят от состояния полевошпатовой постели. Поэтому регулярно,
обычно не реже одного раза в неделю, очищают полевой шпат от
крупных кусков породы и металлических предметов, удаляют сильно
окатанные куски и пополняют искусственную постель вновь раз-
дробленным полевым шпатом. Эта довольно трудоемкая работа вы-
полняется вручную, что часто приводит к ограничению масштабов
применения искусственной постели для разгрузки тяжелых продуктов.
282
Компромиссным решением в этом случае является комбинирован-
ный способ разгрузки тяжелых продуктов с использованием механи-
ческих разгрузчиков и искусственной постели. При этом способе
разгрузки искусственная постель занимает только часть рабочей
площади отсадочной машины. Основное количество тяжелой фракции
удаляется механическими
разгрузчиками. Комбини-
рованный способ разгруз-
ки позволяет сочетать до-
статочно высокую удель-
ную производительность
отсадочной машины с вы-
сокой точностью разделе-
ния. В практике обога-
щения углей применяют
различные варианты ком-
бинированных способов
разгрузки (рис. 141). Как
правило, в первую оче-
редь механическим раз-
грузчиком удаляются на-
иболее тяжелые и слу-
чайно попавшие круп-
ные зерна, что предо-
храняет искусственную
постель от забивания по-
Рис. 141. Варианты комбинированных спосо-
бов разгрузки в трех ступенчатых отсадочных
машинах
сторонними частицами и
уменьшает трудоемкость операции по ее очистке. На участках от-
садочного отделения с искусственной постелью отделяются остав-
шиеся тяжелые фракции, т. е. выполняется технологически наибо-
лее трудная и ответственная операция по окончательному разде-
лению исходного материала по плотности.
Благодаря указанным преимуществам комбинированный способ
разгрузки применяется па многих новых зарубежных и отечествен-
ных отсадочных машинах.
Во всех выпускаемых в СССР отсадочных машинах для обогаще-
ния углей предусмотрена возможность удаления тяжелых продуктов
механическим разгрузчиком или через искусственную постель. В от-
садочных машинах ОМ-12, ОМ-18 и ОМ-24, имеющих три ступени,
предусмотрена возможность комбинировать распределение рабо-
чей площади машины для выделения породы и промежуточного про-
дукта в зависимости от фракционного состава исходного угля и тре-
бований к качеству продуктов отсадки. На рис. 142 показаны ва-
рианты схем выделения тяжелых продуктов в различных ступенях
отсадочной машины.
В зависимости от содержания тяжелых и промежуточных фрак-
ций среднюю ступень полностью или частично можно использовать
для выделения породы или промежуточного продукта. Если на
283
отсадочной машине выделяются три конечных продукта — концентрат,
порода и товарный промпродукт, то средняя ступень обычно частично
Тис. 142. Варианты схем выделения тяжелых продуктов в трехступенчатых
отсадочных машинах
или полностью используется для выделения смеси тяжелых и сред-
них фракций с возвратом ее снова в загрузочную часть машины для
повторного обогащения. Однако применение этой схемы связано с не-
которым снижением производительности машины и дополнительным
шпамообразовапием.
Глава VIII
СХЕМЫ И РЕЖИМЫ ОТСАДКИ
Результаты обогащения в отсадочных машинах в большой степени
зависят от принятой схемы и режима эксплуатации всего отделения
отсадки. Регулировка и наладка каждой отсадочной машины в пер-
вую очередь определяются ее ролью и местом в общем технологиче-
ском комплексе обогатительной фабрики.
При выделении всех конечных продуктов на основных отсадоч-
ных машинах требуется более точная регулировка каждой ступени
машины и тщательное соблюдение реяшма расслоения и разгрузки
тяжелых продуктов по всем ступеням. При наличии в схеме контроль-
ной отсадочной машины или других аппаратов для переобогащения
промежуточных или некондиционных продуктов регулировка основ-
ных машин несколько упрощается, так как при этом строго регла-
ментируется качество одного или двух конечных продуктов. Продукты,
поступающие для повторного обогащения, строго не ограничи-
ваются в содержании посторонних фракций. В этом случае только
контрольные отсадочные машины требуют особо тщательной регу-
лировки, так как все выпускаемые ими продукты являются конеч-
ными.
Проектом обогатительной фабрики обычно предусматривается
кроме основной схемы отсадки несколько возможных вариантов <»,
необходимость применения которых возникает при изменении ка-
чества исходного материала или предъявлении белое жестких требо-
ваний к качеству конечных продуктов обогащения.
При пуске новой или реконструированной фабрики, а также прп
существенном изменении сырьевой базы в процессе эксплуатации
выполняются наладочно-регулировочные работы отделения отсадки,
одним из осповных этапов которых является выбор рационального
варианта схемы отсадки.
1. СХЕМЫ ОТСАДКИ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ УГЛЕЙ И АНТРАЦИТОВ
Типичной схемой отсадки при обогащении углей для коксования
двумя машинными классами является схема с выделением двух ко-
нечных продуктов на основных отсадочных машинах и переобогаще-
нием промежуточного продукта на контрольной отсадочной машине
с дроблением крупных сростков в молотковой дробилке. На новых
фабриках, где крупные классы обычно обогащаются в тяжелосред-
ных сепараторах, схема отсадки ограничивается мелкими классами
285
с выделением товарного промежуточного продукта па основных ма-
шинах при малых удельных нагрузках или на контрольных машинах,
если удельные нагрузки превышают 8—10 т/ч.
Определяющими факторами при выборе схемы отсадки являются:
фракционный состав исходного угля, в особенности содержание
в нем фракций промежуточной плотности; зольность легких и про-
межуточных фракций; требования к зольности концентрата; тех-
нологические возможности отсадочных машин (число ступеней, спо-
соб разгрузки, степень автоматизации).
Если в исходном угле содержание промежуточных фракций не
превышает 3—4% и зольность их невелика, то обычно применяется
схема без выделения товарного промпродукта. Режим отсадки под-
бирается таким образом, чтобы разделение происходило по плот-
ности 1700—1800 кг/№ при обогащении углей и 1900—2000 кг/м3
при обогащении антрацитов. Тяжелые продукты последних ступеней
обычно возвращаются для переобогащения в ту же отсадочную ма-
шину. Такие схемы чаще всего применяются при обогащении энерге-
тических углей и антрацитов. Промежуточные фракции в этом случае
направляются в концентрат, зольность которого несколько увели-
чивается. На рис. 143 показана проектная схема отсадки антрацитов,
применяемая на Комендантской обогатительной фабрике.
Входящие в технологический комплекс отсадки трехступепчатые
отсадочные машины ОМ-18 позволяют достаточно оперативно изменять
схему переключением разгрузочных желобов второй ступени в пород-
ный илипромпродуктовый элеватор. Таким образом, средняя ступень
отсадочной машины может быть использована для выделения либо от-
вальной породы, либо промежуточного продукта. При содержании
в исходном угле или антраците повышенного количества тяжелых
фракций (более 20—25%) средняя ступень используется для выделе-
ния породы. Если же в исходном материале содержится большое ко-
личество промежуточных фракций или требуется выделить в данной
отсадочной машине товарный промпродукт, то вторая ступень обору-
дуется обезвоживающем элеватором и регулируется для выделения
смеси промежуточного продукта и мелкой породы с последующим на-
правлением ее для переобогапщния в зту же или в контрольную отса-
дочную машину. Третья ступень при этом используется для выделе-
ния товарного промпродукта. При наличии контрольной отсадочной
машины и небольшом содержании в исходном угле тяжелых фракций
целесообразно тяжелые продукты с обеих последних ступеней напра-
влять на переобогащение в контрольную машину. Разделение в этих
ступенях производится по сравнительно низким плотностям (1450—
1500 кг/мэ для угля и 1700—1750 кг/мэ для антрацита) с таким расче-
том, чтобы получить в основных машинах достаточно чистый концен-
трат.
Еще большая гибкость схемы отсадки достигается при комбини-
рованном способе разгрузки тяжелых продуктов. Если необходимо
получить низкозольный концентрат с минимальным засорением по-
сторонними фракциями, то разгрузку тяжелых продуктов в третьей
286
ступени п частично во второй целеособразно производить через ис-
кусственную постель. Однако применение такой схемы связано с не-
которым снижением производительности.
При обогащении углей для коксования часто возникает необхо-
димость сократить выпуск товарного промпродукта и увеличить за
Рис. 143. Схема отсадки антрацита без выделения промпродукта (обогатитель-
ная фабрика «Комендантская»)
этот счет выход концентрата, В этом случае применяется схема с по-
следовательным переобогащением перемывочного продукта первой
отсадочной машины мелкого угля на второй и затем на контрольной
машинах. Эта схема может быть реализована при наличии резерва
в производительности отсадочных машин. Кроме того, она связана
с некоторым увеличением зольности концентрата.
На фабриках, оснащенных современными отсадочными машинами
типов ОМ, ОМШ или ОМК, при обогащении углей для коксования
двумя машинными классами применяется гибкая схема отсадки,
дающая возможность оперативно изменять удельную нагрузку по
породе и промежуточному продукту без изменения общей нагрузки
путем переключения средних ступеней отсадочных машин для выделе-
ния породы или промежуточного продукта в зависимости от фрак-
ционного состава исходного угля.
На рис. 144 приведена схема отсадки, применяемая на обогати-
тельной фабрике Енакиевского КХЗ, включающая три отсадочные
машины ОМ-12 и одну ОМК-12.
287
Опыт эксплуатации отсадочных машин на этой фабрике показал
широкую возможность маневрирования технологической схемой
отсадки в зависимости от фракционного состава поступающего угля
и требований к качеству продуктов отсадки.
Рассмотренные выше технологические схемы отсадки углей и ан-
трацитов существенно отличаются способом получения товарного
Рис. 144. Схема отсадки коксующегося угля с контрольной отсадоч-
ной машиной (обогатительная фабрика Енакиевского коксохимза-
вода):
1 — отсадочная машина крупного угля ОМ-12; 2 — молотковая дробилка;
3 — контрольная отсадочная машина ОМ-12; 4 — отсадочная машина мел-
кого угля ОМ-12; 5 — отсадочная машина ОМК-12
промпродукта — на основных или контрольных отсадочных маши-
нах или другим способом обогащения. На большинстве отечествен-
ных фабрик применяю tea схемы с контрольной отсадкой, причем
удельная нагрузка на контрольную отсадочную машину составляет
5—8 т/м2, т. е. она в 2—3 раза меньше, чем на основные отсадочные
машины, где удельная нагрузка составляет 12—15 т/м2. Каждая
из схем имеет свои преимущества и недостатки. Целесообразность
применения той или иной схемы может быть решена только на основе
технико-экономического анализа.
2. СХЕМЫ ОТСАДКИ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ РУД
При обогащении руд отсадка тесно взаимосвязана с другими тех-
нологическими операциями как подготовительными (дробление, из-
мельчение, классификация), так и основными (концентрация на
столах, флотация, обогащение в шлюзах или магнитная сепарация).
288
Роль отсадки в технологических схемах рудных обогатительных
фабрик весьма разнообразна. В некоторых случаях она является
основной операцией обогащения с получением одного или несколь-
ких конечных продуктов. Чаще отсадку комбинируют с другими
методами обогащения: концентрацией на столах, флотацией, обога-
щением в шлюзах или магнитной сепарацией. Обогащение отсадкой
производят в одну или несколько стадий, обычно с выделением в пер-
вой стадии отвальных хвостов и последовательной перечисткой кон-
центрата в последующих стадиях после его измельчения и класси-
фикации по крупюсти.
Выбор технологической схемы обогащения определяется свой-
ствами исходной руды и требованиями к качеству конечных продук-
тов отсадки. Этими же факторами определяется и тип отсадочной ма-
шины. Например, для руд черных металлов определяющее значение
имеет степень естественной разрушенности полезных минералов и со-
путствующих пород, магнитная восприимчивость полезных минера-
лов и характеристика их вкрапленности, наличие в исходном сырье
шламообразующих минералов, главным образом глин.
При обогащении россыпей решающее значение при выборе схемы
и типа отсадочных машин имеют крупность, плотность и форма зе-
рен полезных минералов, подлежащих извлечению как в естествен-
ном виде, так и после подготовительных операций. Технологические
схемы рудных обогатительных фабрик с применением отсадки по тех-
нологическому назначению этой операции и по степени готовности
выделяемых продуктов можно разделить на схемы:
с выделением на отсадочных машинах конечного концентрата
и отвальных отходов;
с получением в отсадочных машинах отвальных хвостов и бедного
концентрата, подлежащего дальнейшему обогащению с использо-
ванием других методов;
с выделением отсадкой грубого концентрата и богатых хвостов,
подлежащих дальнейшей обработке;
с использованием отсадочных машин наряду с другими методами
обогащения в цикле измельчения и классификации.
В зависимости от технологического назначения отсадки выби-
рается тип отсадочной машины, ее допустимая удельная нагрузка
и основные параметры регулирования.
Схемы с выделением конечного концентрата и отвальных хвостов
чаще всего применяются для обогащения руд черных металлов.
На рис. 145 показана технологическая схема отсадки железной
руды. Исходная руда после классификации по крупности на узкие
классы обогащается на отсадочных машинах, кроме руды самого
мелкого класса (0—1,5 мм). Выделяется три продукта, два из кото-
рых — концентрат и хвосты — являются конечными, а промпродукт
после дробления и классификации обогащается на концентрацион-
ных столах.
Дробная классификация по крупности на большое число узких
классов характерна для старых обогатительных фабрик, оснащенных
19 Заказ 37а
289
отсадочными машинами старых типов. Применение современных
отсадочных машин ОМР1А, МОБКВС, ОПМ14 для обогащения желез-
ных или марганцевых руд позволяет вести обогащение в более широ-
ких диапазонах крупности и с более высокой удельной нагрузкой.
Технологическая схема обогащения и компоновка оборудования
при этом упрощаются.
Рис. 145. Схема обогащения железных руд с получе-
нием в отсадочных машинах конечного концентрата
и отвальных хвостов
Схемы с получением отвальных хвостов и бедного, подлежащего
дальнейшему обогащению концентрата являются наиболее распро-
страненными. Такие схемы используются при обогащении россып-
ных руд, когда операция отсадки широко применяется в цикле основ-
ного обогащения для выделения максимального количества пустой
породы и получения первичного грубого концентрата, направляемого
в дальнейшем на повторное обогащение и доводку. Особенно успешно
применяется отсадка для отделения минеральных частиц округлой
формы и высокой плотности. Обогащение отсадкой затруднено, если
частицы минералов имеют пластинчатую форму и представлены тон-
кими классами.
На рис. 146 показана типичная схема, применяемая при обога-
щении россыпных руд, содержащих редкие металлы [101].
Схема включает первичную промывку и классификацию исход-
ного материала с выделением в отходы наиболее крупного класса,
отсадку средних и мелких классов, вторичное двухстадиальное обо-
гащение концентрата отсадки на концентрационных столах с на-
правлением его для окончательного обогащения в цикл доводки.
290
В схемах некоторых фабрик предусматривается обесшламлива-
ние мелкого класса перед поступлением на отсадку, если содержание
тонких классов превышает 15—20%.
Режим работы отсадочных машин регулируется таким образом,
чтобы исключить попадание в хвосты ценного минерала даже в том
Рис. 146. Схема обогащения россыпных руд с выде-
лением в отсадочных машинах только отвальных
хвостов
случае, если это связано с некоторым засорением концентрата пустой
породой.
Схемы с переобогащением хвостов отсадки часто применяются
при обогащении оловянных, вольфрамовых и некоторых других
цветных и редких металлов. На рис. 147 показана технологическая
схема обогащения вольфрамсодержащей шеелитовой руды сложного
минерального состава [96]. Схемой предусмотрено обогащение руды
тремя методами — в отсадочных машинах, на концентрационных
столах и шлюзах. Отсадка в начальном звене схемы выполняет от-
носительно простую операцию выделения грубого концентрата. Од-
нако при этом в хвостах остается значительное количество ценного
минерала. Многостадиальная дальнейшая перечистка хвостов от-
садки на концентрационных столах, шлюзах и снова на отсадочных
19*
291
Концен-
трат
Промпро-
оунт 1
Пром-
продунт2
Хвос-
ты
Концен- Поомпро-
трат By нт I
Хвое
ты
Концен-
трат
Пронпро-
дукт 1
Промпро-
дукт2
хвос-
ты
Промпро-
дуктг
Пром про-
дукт 1
Промпро
оу нт 2
Хбос-
концентрация
шлюзы
Хвосты
Отсадка.
Концентрация
Хвосты
хвосты
хвосты
Концен-
трат
концен-
трат
Прон про-
дукт
Концен-
'трация р оу кт
Хвосты
концентрация
столах
Кон
цен-
трат
Хвое
ты
Кон-
цен-
трат
Промпро-
дукт!
Промпро-
дукт2
Хвос-
ты
кон-
цен-
трат
Промпро-
дукт 1
Промпро-
дукт2
Пронпро
Концентрат
в доводку
Рис. 147. Схема обогащения шеелитовой руды с пере обогащением хвостов
отсадки
Дробление до 50мм
- у
______Грохочение
| >Z5mm | 12-25мм
Промывка
t
>25мм
ДроЬ- f
ление \
Во 25нн
Мытая руда
Грохочение
12-25мм^ 5“/2нм| сЗмм
। Отсадка по классу
"^СлиЙ
Классификация
Концен- ____....
тротыИ тратыШ
Концентрат [ '
Отсадка
Концен- L
траты 11“
Концен-
Слив
Пески
Измельчение
0~Змм { ——
Классификация
Пески I
Отсадка
уСлив
бедный
концентрат
Концентрат I
Классификация
1 Слив
Пески
Магнитная сепарация
1 Концентрат |
„ Отходы
Отсадка______
| бедный.
Концентрат!! Н0Н«е"тРат
Концен- ’'
трат I Классификация
Пески | I Слив?
Измельчение до 0,15мм „ ’
— Г Сгущение
Сгущенный
’ продукт
У Слив
Флотация
Концентрат II Отходы
Рис. 148. Схема обогащения окисленных марганцевых
руд с применением отсадки в комбинации с другими
методами обогащения
машинах позволяет обеспечить максимальное извлечение шеелита
и сократить потери его с хвостами.
Назначение отсадки в различных участках этой схемы не одина-
ково. Более сложная операция выполняется ею в конечной стадии
схемы — переобогащение хвостов концентрационных столов и выделе-
ние двух конечных продуктов — концентрата и отвальных хвостов.
Если в начале схемы отсадочная машина может иметь повышенную
нагрузку 7—12 т/(ч-м2), то в заключительной стадии обогащения
она должна быть значительно ниже. Естественно, режим работы
отсадочных машин в начальной и конечной стадиях существенно
отличается.
Типичным примером применения в технологической схеме от-
садки (наряду с другими методами обогащения) является схема обога-
щения окисленных марганцевых руд Никопольского месторождения
(рис. 148).
В этой схеме отсадка применена на различных стадиях обогаще-
ния в сочетании с магнитной сепарацией и флотацией. Последова-
тельное измельчение и классификация продуктов отсадки на раз-
личных участках технологической схемы позволяют получить мак-
симальное качество концентрата высших сортов и обеспечить мини-
мальные потери ценного минерала с отходами обогащения.
Применение такой сложной схемы обогащения обусловлено ми-
нералогической характеристикой исходной руды и высокими требо-
ваниями к качеству выпускаемых концентратов.
На всех стадиях обогащения режимы работы отсадочных машин
различны. Удельные нагрузки понижаются по мере уменьшения круп-
ности обогащаемого материала от начальной до конечной стадии
обогащения.
3. РЕЖИМЫ ОТСАДКИ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ УГЛЕЙ
Режим отсадки определяется сочетанием различных гидродинами-
ческих параметров и условиями разгрузки тяжелых продуктов, ко-
торые можно целенаправленно изменять для получения заданных
результатов обогащения. Факторы, связанные с качеством исходного
материала, практически не поддаются оперативному управлению,
но их следует учитывать при выборе режима отсадки.
Удельную нагрузку па отсадочную машину с известным ограни-
чением можно также отнести к управляемым факторам, хотя па боль-
шинстве действующих обогатительных фабрик изменение удельных
нагрузок ограничено сравнительно узкими пределами, поскольку
производительность фабрики в целом, в том числе и производи-
тельность отделения отсадки, жестко регламентирована производст-
венным планом.
Выбор оптимального режима отсадки в конечном итоге сводится
к компромиссному сочетанию трех основных показателей: качества
концентрата, величины потерь и удельной производительности.
Улучшение одного из этих показателей, как правило, сопряжено
294
с ухудшением двух остальных. Поэтому режим отсадки должен от-
вечать условию, при котором все три показателя будут находиться
в реально возможной области и соответствовать максимальной
технико-экономической эффективности обогащения.
При обогащении углей режим отсадки предполагает соблюдение
принятых плотностей разделения и технологически обоснованных
норм допустимой взаимозасоренности посторонними фракциями конеч-
ных продуктов отсадки при обеспечении заданной производитель-
ности отсадочных машин.
В табл. 59 приведены рекомендуемые средние нормы засорения
продуктов отсадки при обогащении углей различной обогатимости.
Таблица 59
Рекомендуемые нормы допустимых засорении продуктов отсадки углей
Класс Обогатимость Концентрат Промпродукт Порода
Содерж ание (%) фракций. кг/м’
< 1500 1500-1800 О о оо А <1500 1500 — 1 800 >1800 <1500 1500- 1800 >1800
Крупный Легкая и средняя 98,5 1.3 0,2 10 50 40 0,2 2,0 97,8
Трудная 98,0 1,7 0,3 15 40 45 0,3 3,0 96,7
Мелкий Легкая и средняя 97,5 2,1 0,4 15 40 45 0,3 2,7 97,0
Трудная 97,0 2,5 0,5 20 35 45 0,5 3,5 4,3 96,0
ГПпрококласси- фццпрованный Легкая и средняя 96,5 2,8 0,7 30 30 40 0,7 95,0
Для каждой обогатительной фабрики допустимые нормы взаимо-
засорениости продуктов отсадки уточняются в зависимости от обо-
гатимости исходного угля, принятой технологической схемы отсадки,
технического совершенства отсадочных машин, их удельной произ-
водительности и других факторов, влияющих на эффективность обо-
гащения.
В соответствии с принятыми нормами взаимозасоренности под-
бирается режим отсадки, обеспечивающий получение конечных про-
дуктов заданного качества.
Параметры режима отсадки делятся на две группы: нерегулиру-
емые и оперативно регулируемые. К нерегулируемым относятся та-
кие параметры, которые при обычной работе отсадочных машин
остаются постоянными и могут изменяться только при существенном
изменении качества сырья или других важных технологических фак-
торов (шкалы классификации исходного угля, схемы отсадки и ц>.).
29.,
К нерегулируемым параметрам относятся также давление воздуха
в ресивере, которое определяется типом установленной воздуходувки
и средним расходом воздуха, число и воздушный цикл пульсаций,
определяемые конструкцией воздушного привода. Если конструк-
цией привода предусмотрена возможность их изменения, то число
пульсаций и воздушный цикл выбираются при пуске и наладке отса-
дочной машины и в процессе работы оперативно не изменяются.
Однако с применением клапанных пульсаторов, позволяющих без
остановки отсадочной машины изменять число и воздушный цикл
пульсаций, указанные параметры становятся оперативно регули-
руемыми.
К оперативно регулируемым параметрам относятся: расходы
воздуха и подрешетной воды; высота породной и промпродуктовой
постели.
Разгрузка тяжелых продуктов и поддержание оптимальной вы-
соты постели производятся автоматически, и оперативная регули-
ровка их чаще всего сводится к изменению массы поплавка или к из-
менению положения задатчика в соответствии с требуемой высотой
уплотненного слоя постели. Изменяя указанные параметры, мойщик
поддерживает оптимальную разрыхленность отсадочной постели с та-
ким расчетом, чтобы взаимозасоренность продуктов отсадки соответ-
ствовала установленным нормам.
В табл. 60 даны режимные параметры для наиболее распростра-
ненных отечественных отсадочных машин старых конструкций.
Таблица G0
Режимные параметры отсадочных угольных машин типов
БОМ и «Гипрококс»
Отсадочная машина и ее назначение Удельная про- изводитель- ность, Т/(Ч"М*) Давление возду- ха в ресивере, мм вод. ст. Число пульса- ций в 1 мпн Воздушный цикл (впуск — пауза — выпуск) Расход, мя/т Высота постели, мм
воздуха подре- шзтной воды породной промпро- дуктовой
МБОМ-М10 для мелких углей 10—14 1500 80 50—0—50 10—14 1.3—1,7 150 130
БОМ-М16 для мел- ких углей , . 12—16 1600 67 50-0-50 10—13 1,4—1,8 170 140
МБОМ-К8 для крупных углей 12—15 1650 61 50-0-50 15—20 1,5—2,0 200 170
БОМ-М16 кон- трольная . . 8—10 1600 57 50-0-50 11-15 1,5-1,8 180 150
«Гппрококс-52» для мелких углей 10—12 1450 80 50—0—50 14-18 1,5—1,9 150 130
«Гипрококс-52» для крупного угля 12-14 1550 65 50-0-50 20—25 1,6—2,1 200 170
«Гипрококс-52» кон- трольная , , , 6—8 1450 70 50—0—50 16—20 1,5—2,0 170 140
296
Для них характерны низкое давление воздуха, относительно
большой его расход и высокий расход подрешетной воды. На всех
отсадочных машинах старых конструкций применялся синусоидаль-
ный симметричный воздушный цикл со сравнительно большим чис-
лом пульсаций. Многие машины были модернизированы с заменой
устаревших воздушных пульсаторов современными пульсаторами
с асимметричным циклом пульсаций. Одновременно совершенство-
вали автоматическую систему разгрузки тяжелых продуктов, что
способствовало заметному улучшению технологических показателей
обогащения.
В табл. 61 даны наиболее характерные технологические резуль-
таты обогащения, полученные на отсадочных машинах типа БОМ
и «Гипрококс», работающих при приведенных выше режимах (см.
табл. 60).
Таблица 61
Технологические результаты обогащения на отсадочных машинах
типов БОМ и «Гипрококс-52» (не модернизированных)
БОМ-К6 50M-M16 «Гипрококс-52»
класс 13—100 мм класс 0,5—13 мм класс 13—80 мм
«Гипрококс-52»
класс 0,5—13 мм
Фракция,
кг/м*
Выход фракций, %
< 1500
1500—1800
> 1800
96,7
2,7
0,6
37,6
38,2
24,2
1.2
4,3
94,5
96,6
2,7
0,7
34,7
19,5
45,7
0,8
3,2
96,0
98,0
1,5
0,5
31,0
35,0
34,0
1,4
5,1
93,5
96,3
2,8
0,9
39,0 2,5
23,0 5,7
38,0 91,8
Отсадочные машины типов БОМ и «Гипрококс» по режимным пара-
метрам и технологическим показателям мало отличаются друг от
друга. Эти машины уступают новым машинам типов ОМ, ОМК и
ОМШ.
Машины типов ОМ, ОМК и ОМШ работают при более высоком да-
влении воздуха и с меньшим расходом подрешетной воды. Для всех
машин этого типа характерны меньшее число пульсаций и асиммет-
ричный воздушный цикл. В машинах типов ОМК и ОМ предусмотрен
комбинированный способ разгрузки тяжелых продуктов. Режимные
параметры этих отсадочных машин даны в табл. 62.
Применение комбинированного способа разгрузки тяжелых про-
дуктов в отсадочных машинах типов ОМК и ОМ требует дифферен-
цированного водо-воздушного режима в отделениях с искусствен-
ной и естественной постелями. На участках с естественной постелью,
где с помощью механического разгрузчика удаляется основное коли-
чество тяжелого продукта, представленного наиболее крупными
и тяжелыми частицами, требуется более интенсивный режим пульса-
ций, чем на участках с искусственной постелью, где удаляются самые
297
см со й а О см О см
лица « о Я Я CD высог слоя, 1 о 1 1 о 1
Таб. )Ы ИСКУССТ1 постели крупно- сть час- тиц, мм 30-50 1 30-50 1
ОМШ S пз а й с материал Полевой шпат 1 § g я н о н с 1
и
й ф S й2 О S иоаохнАК -odiiKodii 170 200 150 200
ф к о Е Я£ И s о к ЦОНИОЙОЦ 190 220 180 220
нашил ти1 Д, м’/т иКоп ионхогп -adnon 1,0-1,3 1,2-1,6 1,1-1,5 1,4-1,8
и i о Kt с И О й кхАСеон О 1 оо 10-12 СО 1 —н 14-16
г о льны х от с (яэЛина —веЛкп — яэЛпн) кяип ИННШЛПЕОН 60-2-38 65-2-33 40-10-50 40-10-50
2 ПИК 1 0 ииИ -ГЭЧКАп О1ГЭИН й СО СО LQ
Ои Ф ". сб Ои Ю Кон ww ‘абаниэай я ехАК -£О0 эинакявЬ* 2000 2400 1650 О о 00 ч-Ч
св в ф 2 я к я (Хга-ь)/х ‘чхэон -чнахнпонеи -odii uL’HHiroi/A 12-17 15-20 10-16 12—20
и ф с- Отсадочная машина и ее назначение ОМ для мелких углей ОМ для крупных и ши- роко классифициро- ванных углей ОМК для мелких углей ОМШ для крупных и широко классифици- рованных углей
298
мелкие и легкие частицы породы и промежуточного продукта. В от-
делениях с искусственной постелью уменьшается расход воздуха
и основная регулировка осуществляется подрешетной водой.
В качестве материала для искусственной постели обычно при-
меняется полевой шпат плотностью 2500—2650 кг/м3 и крупностью
от 30 до 50 мм. Минимальный размер частиц полевого шпата должен
быть на 5—10 мм больше размера отверстий решета. Попытка приме-
нить в отсадочной машине типа ОМК для искусственной постели
кубики из утяжеленной резины размером 35 X 35 X 35 мм не дала
положительного результата вследствие малой абразивной устой-
чивости кубиков, приводившей к их быстрому истиранию, потере
формы и размеров.
При нетщательном наблюдении за ситами классификационных гро-
хотов в отсадочные машины для мелких углей поступают отдельные
крупные частицы тяжелых продуктов или посторонние предметы,
засоряющие полевошпатовую постель. При эксплуатации отсадочных
машин необходимы систематическая очистка искусственной постели
от посторонних частиц и пополнение потерь полевого шпата от дро-
бления и истирания.
В табл. 63 даны технологические результаты обогащения углей
на машинах типов ОМ, ОМК, ОМШ.
Таблица 63
Технологические результаты обогащения углей на отсадочных машинах
типов ОМ, ОМК, ОМШ
ОМ-18.
класс 0,5—10 мм
ОМ-12
класс 13—100 мм
ОМК,
класс 0,5 — 13 мм
ОМШ,
класс 13—80 мм
Фракция,
кг/м*
Выход фракций, %
< 1500
1500—1800
>1800
В табл. 64 даны режимные параметры отсадочных машин зарубеж-
ных фирм, работающие на отечественных фабриках. Эти машины
работают с более низкой удельной производительностью, чем отече-
ственные, и при более низком давлении воздуха по сравнению с серий-
ными отсадочными машинами типов ОМ, по со значительно большим
расходом подрешетной воды. Низкая удельная производительность,
применение искусственной постели и эффективных устройств для
обесшламливания исходного материала перед отсадкой позволяют
получить на отсадочных машинах этого типа довольно высокие тех-
нологические показатели обогащения (табл. 65).
299
Таблица 64
Режимные параметры зарубежных отсадочных машин
Отсадочная машина и ее назначение Удельная произво- дительность, Т/(Ч"М2) Давление воздуха в ресивере, мм вод. ст. Число пульсаций в 1 мин Воздушный цикл (впуск — пауза — выпуск)
«Пик» для мелких углей 5—7 2000 55 50—0—50
«Ведаг» для мелких углей 10—15 2500 38 Регулируемый
Продолжение табл. 64
Расход, мя/т Высота постели, мм Параметры искусствен- ной постели
Отсадочная машина и ее назначение воздуха подрешет- ной воды породной промпро- дуктовой материал крупность частиц, мм высота слоя, мм
«Пик» для мелких углей 15—20 4-5 — — Полевой шпат 30—45 70-90
«Ведаг» для мелких углей 9—11 1,5—2 160 140 — 25—35 50—70
Таблица 65
Технологические результаты обогащения на отсадочных машинах
фирм «Пик», «Ведаг» и «СКВ» (по результатам
гарантийных испытаний)
Фракция, кг/м* «Пик», класс 0,5—10 мм «Ведаг», класс 0,5—10 мм «СК Б», класс 0,5—10 мм
Выход фракций, %
в концен- трате в пром- продукте в отхо- дах в концен- трате в пром- процукте в отхо- дах в концен- трате в ттром- Иродукте О и И EI
< 1450 1450—1800 >1800 97,1 2,8 0,1 29,3 56,4 14,3 0,3 5,4 94,3 94,1 5,7 0,2 59,8 27,9 12,3 0,1 1,4 98,5 97,2 2,6 0,2 16,2 60,1 23,7 0,1 2,6 97,3
Примечание. Для машины «Ведаг» приведены данные при разделительных плот-
ностях 1350 и 1800 кг/м*.
300
4. РЕЖИМЫ ОТСАДКИ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ АНТРАЦИТОВ
Условия обогащения антрацитов отличаются от условий обогаще-
ния углей. Органическая часть антрацитов имеет более высокую
плотность, тогда как плотность сопутствующих пустых пород при-
мерно такая же, как и для углей.
Таким образом, разность плотностей разделяемых компонентов,,
т. е. контрастность разделительного признака при обогащении антра-
цитов, несколько ниже, чем при обогащении углей. Это требует бо-
лее тщательного подбора режима отсадки и большего внимания при
регулировке отсадочных машин.
Плотности разделения при обогащении антрацитов составляют
1700—1800 кг/м3 для отделения концентрата и 2000—2200 кг/м3 для
отделения породы.
Для формирования отсадочной постели и эффективного расслоения
по таким разделительным плотностям требуется более высокое да-
вление и больший расход воздуха, чем для обогащения углей. Осо-
бенно это необходимо при обогащении крупных и средних сортов
антрацитов, так как в этом случае размах колебаний достигает
200 мм. Поэтому при обогащении антрацитов применяются турбовоз-
духодувки с избыточным давлением от 4000 до 6000 мм вод. ст.
Особенность отсадки антрацитов заключается также в том, что
в технологической схеме, как правило, не предусматривается выделе-
ние конечного промпродукта. Разделение производится только на
концентрат и породу, причем средние фракции плотностью до 2000—
2100 кг/м3 извлекаются в концентрат. Тяжелый продукт второй сту-
пени отсадочной машины обычно возвращается в ее загрузочное
устройство.
Так как фракции средней плотности (1700—2000 кг/м3) должны
выделяться в концентрат, режим работы обеих ступеней отсадочной
машины направлен на выделение породных фракций. В первой сту-
пени выделяется максимально возможное количество поступающей
Таблица 66
Режимные параметры отсадочных машин ОМ-18, ОМА-Ю, ОМА-8
при обогащении антрацитов
Отсадочная машина и ес назначение Удельная про- изводитель- ность, т/(ч-м!) Давление воз- духа в ресивере, мм вод. ст. Число пульса- ций в 1 мин Воздушный цикл (впуск — выпуск — пауза) Расход, м’/т Высота пос- тели, мм
воздуха подре- шетной воды пород- ной про мир о- дуктовой
ОМ-18 для мелких антрацитов . . 16—20 4000 57 60—2—38 12—14 1,8—2,0 180 160
ОМА-10 для круп- ных антрацитов 20—25 6000 43 53—2—45 16—20 2,0—2,5 250 200
ОМА-8 для мелких антрацитов . . 15—18 5000 51 53—2—45 14—17 1,6—1,8 180 1(>О
301
с исходным материалом породы, а во второй — оставшаяся часть
породы в смеси с небольшим количеством наиболее тяжелых средних
фракций.
Режимные параметры отсадочных машин при обогащении антра-
цитов даны в табл. 66, а технологические результаты отсадки —
в табл. 67.
Таблица 67
Технологические результаты обогащения антрацита
Фракция, кг/м* ОМ-18, класс 0,5 — 13 мм ОМА-8, класс 0,5—25 мм ОМА-10, класс 6—250 мм
Выход фракций, %
в исход- ном в концен- трате в отхо- дах в исход- ном в концен- трате в отхо- дах в исход- ном в концен- трате в отхо- дах
< 1800 1800—2000 >2000 79,1 3,7 17,2 91,1 4,0 4,9 1,9 2,5 95,6 76,8 2,6 20,6 95,2 2,8 2,0 1,3 1,7 97,0 57,0 3,1 39,9 91,6 4,5 3,9 0,6 0,9 98,5
Указанные в табл. 66 фактические удельные производительности,
при которых работает большинство отсадочных машин, являются не-
сколько завышенными, что неблагоприятно сказывается на техноло-
гических результатах обогащения.
5. РЕЖИМЫ ОТСАДКИ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ РУД
Режим отсадки при обогащении руд, как и других полезных
ископаемых, определяется крупностью и плотностью обогащаемого
материала, а также назначением этой операции в технологической
схеме фабрики. Этими факторами в первую очередь определяется
выбор типа отсадочной машины, а затем при пуске и наладке — вы-
бор режимных параметров ее работы.
В отличие от режима работы угольных отсадочных машин рудные
машины работают при более высоком числе колебаний, с меньшей
амплитудой пульсаций отсадочной постели. Поскольку на боль-
шинстве действующих отсадочных машин колебание среды осуще-
ствляется механическим приводом, а не сжатым воздухом, пара-
метры режима колебаний ограничиваются только числом пульсаций
и размахом колебаний рабочего органа — диафрагмы, поршня,
решета или конуса. Диаграмма цикла пульсаций при обогащении
руд не играет существенной роли, особенно при работе отсадочных
машин на больших числах пульсаций. К режимным параметрам
рудной отсадки относятся: удельная производительность, число
и размах колебаний рабочего органа, расход подрешетной воды,
характеристика искусственной постели. Для отсадочных машин
302
0МР1А, МОБК8С, 0ПМ1М, у которых колебания среды создаются
сжатым воздухом, к режимным параметрам относятся также давле-
ние и расход воздуха (табл. 68).
Таблица 68
Размах и число колебаний рабочего органа осадочной машины
при отсадке руд
Обогащаемый материал Класс, мм Размах, мм Число коле- баний в 1 мин Способ создания колебаний
Руды:
железные .... 8-50 До 200 55 Воздух
0—12 16 180 Конус
0-6 10—14 250—300 »
0—4 8—12 250—300 »
0-4 15—25 129 Воздух
0-3 8—10 250—300 Конус
0-2 7—8 285—300 »
0—1 4—6 260
марганцевые . . . 3-60 До 200 67 Воздух
10—40 38 150 Решето
12—25 40—50 100—105 »
8—20 40-50 120—128 Поршень
2—12 36 140 Решето
4-10 20 182 »
3-8 18—40 140—200 Поршень
0-4 6—11 330—380 Конус
0-3 10—15 225—250 Поршень
0-2 6—12 350 »
0-2 3 600 Диафрагма
0-1 4—5 350 Конус
оловянные .... 0—15 12-14 250 Диафрагма
0-3 10—12 250—280 »
0-2 5—8 350 »
0-2 13—14 250—300 Конус
0-1 8—9 280—300 Диафрагма
Россыпи:
золотоносные . . . 0-1 15-30 125-180 »
5—7 180-250 »
оловянные и олово-
вольфрамовые . . 8—16 50-70 140—190 »
4-8 30—40 200—240 »
6—10 25—28 180—210 Поршепь
1,5—6 16—19 150—205 »
0-1,5 10-15 240—285 Диафрагма
Удельные производительности, высота отсадочной постели, рас-
ход подрешетной воды и параметры искусственной постели для раз-
личных руд даны в табл. 69, а режимные параметры воздушно-пуль-
сационных отсадочных машин ОМР1А и МОБК8С при обогащении
железных и марганцевых руд — в табл. 70.
303
Режимные параметры отеадки при обогащении различных руд (по промышленным данным)
Обогащаемый материал Класс, мм Расход подреше’t- пой воды, м8/т Высота отса- дочной пос- тели, мм Параметры искусственной постели
крупность, мм высота слоя, мм материал
РУДЫ: железные 8 (10)—50 3(2)-8(10) 6-8 5—7 150—250 120—200 Не пр 25—35 именяется 80—100 Богатые концентраты
марганцевые 0-3(2) 3—60 8(10)—50 3-4 3.5-4,5 4—5 100—150 6-4 150—300 150-30 12-18(15) 15-20 Не пр » 50—80 15-20 именяется Богатая гематитовая или маг- нетитовая руда Буровая дробь
3 (2)—8 (10) 0-3 (2) 3-4 3—3,5 120—150 100—120 10—15 6—10 60—70 35—40 Богатые концентраты или мар- ганцевая руда
оловянные вольфрамовые 3 (2)—8 (10) 0—3 (2) 0-3 (2) 2,4—3,6 4-5 3,5-4,5 100—140 130—180 12—18 4—6 60—70 50—80 (основ- ная операция) 15—20 (пере- чистная опе- рация) 15—20 (пере- чистная опе- рация) Окатанная гематитовая руда Буровая дробь
Золотоносные пёски (россыпи) <0,3 1,8—2,3 — 2,5—3 80-100 Металлическая дробь
Т а б л иц а^ТО
20 Заказ 375
Режимные параметры отсадочных машин ОМР1-4 и МОБ-К8с
Отсадочная машина Руда Крупность, мм Удельная произво- дительность, т/(ч«м1) Число пульсаций в 1 мин Давление воздуха в воздухосборнике, мм вод ст. расход, м*/т Параметры искусственной постели
воздуха подрешет- ной воды материал крупно- сть, мм высота слоя, мм
ОМР1-А Железная 0-3 7—10 Регулируе- мое 160-300 4000 25—45 2 35 Магнетито-гематитовая руда или буровая дробь 8—15 4—6 25-60
МОБ-К8С Марган- цевая 3-60 8-15 Регулируе- мое 57—63-71 4000 30—50 3-5 Не применяется
ОПМ-14 Марган- цевая 0-5 8—10 Регулируе- мое 120-240 3000 25—35 3-4 Окисный концентрат 12—15 70-90
Приведенные данные по режимам работы отсадочных машин при
обогащении различных руд имеют довольно широкий диапазон зна-
чений в зависимости от минералогической характеристики и круп-
ности обогащаемого материала. Это объясняется весьма большим
разнообразием применения отсадки в технологическом цикле обога-
щения руд.
Специфические требования, предъявленные к отсадочным маши-
нам на различных участках технологической схемы, даже при одина-
ковом исходном материале обусловливают необходимость дифферен-
цированного подхода к их наладке, регулировке и к выбору режим-
ных параметров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Обзор теории и практики отсадки характеризует ее как разви-
вающийся процесс, который еще не исчерпал своих технических воз-
можностей и имеет резерв повышения эффективности обогащения
различных полезных ископаемых.
Расширению области и масштабов применения отсадки при обо-
гащении руд способствует, как это отмечалось, создание новых кон-
струкций отсадочных машин с воздушно-пульсационным приводом.
В углеобогащении, где отсадке пока принадлежит ведущее место,
дальнейшее распространение этого процесса будет обусловлено увели-
чением число мелких классов в добываемых углях в связи с ростом
механизации и повышением темпов горных работ.
Но одновременно с этим происходит развитие и совершенствова-
ние других методов, превосходящих в оптимальных условиях их
применения отсадку пр технологической и экономической эффектив-
ности обогащения. При обогащении мелких классов углей получают
распространение тяжелосредные циклоны, обеспечивающие сущест-
венное уменьшение потерь горючей массы в отходах. При обогаще-
нии топких классов руд цветных металлов коренных месторождений
и россыпей определенное преимущество имеют многоярусные концен-
трационные столы и автоматические шлюзы — простые и надеж-
ные в эксплуатации аппараты с достаточно высокими технологиче-
скими показателями.
Наличие конкурентоспособных процессов и их современное ап-
паратурное оснащение ограничивают масштабы дальнейшего приме-
нения отсадки, т. е. ее удельный вес в числе других применяемых
методов.
Научную базу совершенствования отсадки составляют проводи-
мые сейчас исследования, целью которых является определение
оптимальных условий применения рациональных режимов процесса
при его автоматическом контроле и регулировании.
Главная проблема автоматизации отсадки заключается в отыс-
кании достоверных зависимостей между входными параметрами про-
цесса, состоянием отсадочной постели и качеством продуктов отсадки.
Важное значение для последующего развития процесса имеет
также определение максимально возможной производительности от-
садочных машин и, следовательно, оптимального сочетания линей-
ных размеров отсадочного отделения по длине и ширине.
Одно из современных направлений предполагает создание много-
поточных или в простейшем случае спаренных отсадочных машин
20* ад/
с соединяемыми звеньями ограниченной площади. Такой подход
практически не ограничивает возможную производительность отса-
дочного комплекса и вместе с тем позволяет сократить число вспомо-
гательных устройств и транспортных средств.
Это особенно важно, если учесть, что в отечественной и мировой
практике обогащения углей наблюдается интенсивный переход от
мелких индивидуальных обогатительных фабрик к мощным пред-
приятиям, центральным и групповым при шахтах и разрезах, с часо-
вой производительностью более 1000—1500 т.
Возрастающие требования к качеству продуктов отсадки, если
не принимать во внимание экстенсивного пути снижения удельной
производительности отсадочных машин, обусловливают необходи-
мость поиска способов повышения эффективности процесса обогаще-
ния. Заслуживают внимания способы изменения свойств применяемой
среды (вязкости, плотности, зашламленности), пути интенсификации
режимов колебаний, применение дополнительных физических воз-
действий на обогащаемый материал и т. д.
Весьма значительный доступный резерв повышения эффектив-
ности отсадки заключается в рациональном подборе характеристик
исходного материала по крупности и фракционному составу. В необ-
ходимых случаях это может выразиться в применении специальных
аппаратов для кондиционирования обогащаемого сырья. Широко
распространенными аппаратами такого рода являются аппараты для
обесшламливания исходного материала и предварительного сброса
транспортной воды. Их совершенствование может служить дальней-
шему улучшению условий отсадки.
Неоднократно отмечалось, что снижение эффективности отсадки
происходит наиболее часто вследствие резких изменений качества
загружаемого материала, его гранулометрического состава, резких
количественных колебаний, периодического изменения количества
расхода воды, поступающей с ним. Указывалось, что ухудшение
продуктов отсадки наблюдается как при перегрузке, так и при недо-
грузке машины по сравнению с этим показателем при установив-
шемся режиме. Следовательно, стабилизация количества веществен-
ного состава разжиженности питания отсадочных машин является
одним из условий дальнейшего повышепия эффективности отсадки
и соответственно ее развития.
Определенные резервы в этом отношении имеет также тех-
нологическая схема отсадки, т. е. последовательность формиро-
вания и выделения продуктов и переобогащения некондиционной
смеси.
Рассмотренные в главе VIII схемы отсадки не исчерпывают воз-
можных построений и, следовательно, технологических результатов
обогащения. Их дальнейшее развитие на современной аналитиче-
ской основе можно рассматривать как один из резервов повышения
эффективности процесса.
Как следует из изложенного, перспективы отсадки связаны с ре-
шением целого ряда разнообразных задач, относящихся не только
?08
к самим отсадочным машинам и происходящему в них процессу, ни
также и к смежным процессам и аппаратам, вспомогательному обо-
рудованию, их взаимному сочетанию в едином технологическом ком-
плексе. Таким образом, можно считать, что главным направлением
в последующем развитии отсадки является комплексный подход
к перечисленным выше проблемам. Их успешное решение может вне-
сти в физический процесс отсадки качественно новые элементы, бла-
годаря чему она останется перспективным процессом и по-прежнему
сможет сохранить за собой широкую область применения.
Существенные качественные отличия от современных образцов
приобретут отсадочные машины, которые при рациональных разме-
рах и форме отсадочных и воздушных отделений и проточной части
будут отвечать требованиям высокой эксплуатационной надежности,
промышленной эстетики, оснащаться необходимыми средствами ав-
томатизации и устройствами для механизации операций по теку-
щему обслуживанию, ремонту, очистке, контролю и т. п.
Многие из указанных проблем в самостоятельной, локальной по-
становке уже в той или иной мере нашли отражение в исследова-
ниях, опытных работах и промышленных результатах, освещенных
в настоящей монографии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Адан ов Г. А. Общая формула сопротивления при относительном
движении частиц и среды. — «Изв. АН СССР, ОТН Металлургия и топливо»,
1961, № 6, с. 214—218.
2. Аккерман 10. 3. Скорость свободного падения тел в жидкостях. —
«Обогащение руд», 1966, № 6, с. 22—25.
3. А к о п о в М. Г., Бунин Г. М. Развитие и совершенствование гра-
витационных процессов обогащения полезных ископаемых. — В кн.: Итоги
науки и техники, серия «Обогащение полезных ископаемых», 1972, т. 6, с. 36—
140 (ВИНИТИ).
4. Асо Киндзиро, Исаяма Юки а. Исследования процесса
расслоения в постели отсадочной машины. — «Journal Mining Institute».
Kyushu. 1960, т. 28, № 5, с. 199—203.
5. Алферов К. В., Зенков Р. Л. Бункерные установки. Машгиз,
М., 1955, 317 с. с ил.
6. Аптонычев М. Я. Свободное падение частицы в неподвижной и подви-
жной жидкости. — «Подготовка и восстановление руд», 1971, вып. 2, с. 50—55.
7. Афанасьева Р. Ф. Закономерности распределения фракций раз-
личного удельного веса по продуктам гидравлической отсадки. — «Уголь»,
1961, № 3, с. 51—53.
8. А а р о в М. 3., У м п и к Н. Н. Коэффициент диффузии в зернистом
слое. — Журнал прикладной химии, 1954, т. 27, № 3, с. 265—272.
9. Базилевский А. М., Кизевальтер Б. В. Расчет скорости
стесненного падения частиц в вертикальном потоке. — «Обогащение руд»,
1969, № 3, с. 27—31.
10. Б а з и л е в с к и й А. М. Статистические закономерности процесса
отсадки. — «Труды Мехавобра», 1964, № 134, с. 36—42.
11. Б а р с к и й Л. Н., Плаксин И. Н. Критерии оптимизации разде-
лительных процессов. «Наука», М., 1967, 118 с. с ил.
12. Б е л ю г у П., Д а в н е л ь Г., Позетто Л. Обогащение уголь-
ной мелочи в отсадочных машинах. — В кв.: «Материалы III Международного
конгресса по обогащению угля. Информационный сборник», 1959, с. 19—34
(Центрогипрошахт).
13. Берд Б., Митчелл Д. Обогащение в тяжелых средах. —
В кн.: «Обогащение угля». М., Углетехиздат, 1956, с. 405—459.
14. Берд Б., Митчелл Д. Отсадочные машины. — В кн.: «Обога-
щение угля». М., Углетехиздат, 1956, с. 335—376.
15. Благов И. С. Обогащение углей на концентрационных столах.
М., «Недра», 1967, 135 с. с ил.
16. Благов И. С., К о т к и н А. М., Фоменко Т. Г. Гравита-
ционные процессы обогащения. М., Госгортехиздат, 1962, 232 с. с ил.
310
17. Б о г о м о л о в А. И., М и х а й л о в К. А. Гидравлика. М., Строй-
техиздат, 1972, 648 с. с пл.
18. Б р и л л и а н т о в В. В. Пневматический привод беспоршневых
отсадочных машин. М., Госгортехиздат, 1963, 152 с. с ил.
19. Б у л ы ч е в В. В., Б о л д ы р е в В. Е. Новое оборудование обогати-
тельных фабрик. М., «Недра», 1967, 256 с. с ил.
20. Ван Коп пен С.-В. И. Об основах процесса отсадки. — В кн.
«V Международный конгресс по обогащению углей». М., «Недра», 1970,
с. 198—209.
21. Верховский И. М., Виноградов Н. Н., АрутиновО. М.
Исследование кинетики процесса отсадки. — «Изв. вузов. Горный журнал»,
1959, № 10, с 141—148.
22. Верховский И. М., Виноградов Н. Н., АрутиновО. М.
Применение ядерпых методов для исследования и автоматизации процесса
отсадки. — В кв.: «Научные труды высшей школы. Горное дело», 1958, Яа 1,
с. 68—73.
23. Верховский И. М., X в а н В. И., X в а н Л. И. Автоматическая
разгрузка угольного концентрата через подвижный сливной порог. — «Обога-
щение и брикетирование угля», 1962, № 12, с. 28—30.
24. Верховский И. М., Виноградов Н. Н. Новые предста-
вления о сущности расслоения материала в процессе гидравлической отсадки. —
В кн.: «Вопросы теории гравитационных методов обогащения полезных иско-
паемых». М., Госгортехиздат, 1960, с. 68—77.
25. Верховский И. М., Виноградов Н. Н., Арути-
н о в О. М. Движение минеральных зерен в постели отсадочных машин. —
«Научные труды Высшей школы. Горное дело», 1958, № 3, с. 144—152.
26. Виноградов Н. Н., Егоров Н. С., Г у р в и ч Г. М. Опре-
деление рациональной формы рабочего отделения отсадочной машины. — «Обо-
гащение и брикетирование угля», 1971, № 2 (ИЗ), с. 11.
27. Виноградов Н. Н., Гурвич Г. М. Многопоточная отсадочная
машина. — «Обогащение и брикетирование угля», 1971, № 4, с. 15—16.
28. Виноградов И. Н. Изучение механизма расслоения зерен в про-
цессе отсадки. — В кн.: «Обогащение углей гравитационными методами.» М.,
«Наука», 1965, с. 5—20.
29. Выбор рациональных пределов крупности при обогащении угля
отсадкой. — «Уголь», 1963, Я» 10, с. 17—21. Авт.: А. М. Коткин, Н. А. Самы-
лин, Э. Э. Рафалес-Ламарка и др.
30. Виноградов Н. Н., Голов п_и н Ю. М. Определение сил меха-
нического сопротивления постели при отсадке углей. — «Обогащение и брике-
тирование угля», 1967, Я» 11—12, с. 7—11.
31. Власов К. П. К вопросу автоматизации процесса удаления тяжелых
фракций из отсадочных машин мелкого зерна. — «Труды Гипрококса», 1962,
вып. XXVII, с. 41—50.
32. Власов К. П., Лехциер Л. Р. Автоматическое управление
экспериментальной отсадочной машиной. — «Труды УкрНИИуглеобогащения»,
1968, т. 5, с. 20—35.
33. Гайденрайх Г. Оценка промышленных результатов обогащения
полезных ископаемых. М., Госгортехиздат, 1962, 189 с. с ил.
311
34. ГорошкоВ. Д., Розенбаум Р. Д., ТодесО. М. Приближен-
ные закономерности гидравлики взвешенного слоя и стесненного падения. —
«Изв. вузов. Нефть и газ», 1958, № 1, с. 125—131.
35. Горбачев В. С. О перспективах отсадки угля без предварительной
классификации. — «Уголь», 1964, № 8, с. 35—39.
36. Г о ф м а н Э. Мокрое обогащение каменного угля в отсадочных маши-
нах. — В кв.: «Обогащение каменного угля в ФРГ». М., «Недра», 1964,
с. 91—150.
37. Гофман Э. Принцип отсадки и конструкции отсадочных машин. —
Глюкауф», I960, № 8, с. 9—22.
38. Г у р в и ч Г. М. Влияние гранулометрического состава обогащаемого
угля на процесс расслоения его в отсадочных машинах. — «Обогащение и брике-
тирование угля», 1967, № 6, с. 10—13.
39. Гуськов В. А. Обогащение каменного угля. ГНТИУ, 1934, 267 с.
с ил.
40. Диафрагмовая отсадочная машина МОД-2П. Проспект ВДНХ,
1972, 4 с. с ил. (Цветме информация).
41. Добровольский В. В. Выбор параметров дуговых водоотде-
лителей. — «Гидравлическая добыча угля», 1963, № 10, с. 16—21.
42. Д о р о г о б и д Г. М., Медведев А. В., Левченко И. И. Мо-
дернизация отсадочных машин. — «Кокс и химия», 1969, № 2, с. 12—16.
43. Дугин Е. В., Брацлавский М. А., Чубенко А. И. Опыт
вксплуатации отсадочных машип, модернизированных по проекту Южгипро-
шахта. — «Обогащение и брикетирование угля», 1962, № 6, с. 8—12.
44. ЕвсиовичС. Г., Журавлев С. И. Обогащение магнетитовых
руд. М., «Недра», 1972, 389 с. с ил.
45. Е р к о в а Л. Н., С м и р н о в Н. И. Взвешенный слой твердых частиц
и его закономерности. — Журнал прикладной химии, 1956, т. 29, № 10,
с. 1347—1353.
46. Емельянов Д. С., X в а н В. И., Преображенский Б. П.
Автоматическая разгрузка тяжелых фракций из отсадочных машин. — «Кокс
и химия», 1963, № 10, с. 3—6.
47. ЗабродскийС. С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожижен-
ном слое. М.—Л., Госэнергоиздат, 1963, 488 с. с ил.
48. 3 а р у б и н Л. С. Оценка эффективности процесса обогащения угля.
М., 1963, 64 с. с ил. (ЦНИИТЭИ).
49. Знаменский Л. Л., Рафалес-Ламарка Э. Э. Исследова-
ние гидродинамики проточной части отсадочных машин. — «Труды УкрНИИ-
углеобогащения», 1968, т. 5, с. 35—57.
50. 3 о л о т к о А. А., Подзубанов Г. А., Мэн Сянь-кан.
Расчет поплавковых датчиков для разгрузки тяжелых фракций с отсадочных
машпп. — «Обогащение и брикетирование угля», 1968, № 9, с. 17—20.
51. 3 о л о т к о А. А., Самылин Н. А. Обогащение угля. М.,
«Недра», 1972, 208 с. с ил.
52. Иванова Л. Е., Кизевальтер Б. В. Расчет выхода пульпы
под решето в дуговых грохотах. — «Обогащение руд», 1964, № 6 (54), с. 29—32.
53. К а ч а н И. Н. К исследованию процесса отсадки тонкого материала. —
«Труды института Механобр», 1953, вып. 88, с. 83—91.
312
54. Кизевальтер Б. В. Закономерности разрыхления слоя частиц
стационарным потоком жидкости. — «Научно-информационный бюллетень
института Механобр», 1956, № 2, с. 54—61.
55. Кизевальтер Б. В. Влияние числа и размаха колебаний жид-
кости в процессе отсадки. — В кн.: «Вопросы теории гравитационных методов
обогащения полезных ископаемых». М., Госгортехиздат, 1960, с. 11—21.
56. Кизевальтер Б. В. Разрыхление слоя частиц в процессе отсад-
ки. — «Горный журнал», 1957, № 3, с. 123—129.
57. Кизевальтер Б. В. Влияние постели на разделение мелкого
и тонкого материала в процессе отсадки. — В кн.: «Гравитационные методы
обогащения». М., Металлургиздат, 1953, с. 31—38.
58. Кизевальтер Б. В. Разрыхление слоя однородных частиц при
различных циклах отсадки. — «Обогащение руд», 1963, № 5, с. 21—25.
59. Кизевальтер Б. В., Базилевский А. М., Агранов-
ская Э. А. Опыт теоретического соотношения числа и размаха колебаний воды
при отсадке. — «Труды научно-технической конференции института Механобр»,.
1969, т. 2, с. 199—214.
60. Кирхберг Г. Обогащение полезных ископаемых. М., «Госгортех-
издат», 1960, 434 с. с ил.
61. К теории разделения мелких минеральных зерен при мокрой
отсадке. — В кн.: «Вопросы теории гравитационных методов обогащения».
М., Госгортехиздат, 1960, с. 22—37. Авт.: И. Н. Плаксин, В. И. Классен,
И. М. Нестеров, Э. В. Миллер.
62. Корольков А. К. К расчету скорости падения минеральных зе-
рен. — «Записки Ленинградского горного института», 1948, т. XVII—XVIII,
с. 102—109.
63. К о р ч м а р ь И. Я. Характеристика разгрузочных устройств отса-
дочных машип и требования к приводу. — «Обогащение и брикетирование
угля», 1970, № 1, с. 33—35.
64. Кузнецов Г. Г. Некоторые особенности действия постели в отса-
дочной машине. — «Колыма», 1958, № 10, с. 21—28.
65. Кузнецов Г. Г. О механизме действия постели в отсадочной ма-
шине. — «Труды ВНИИ-1», 1959, вып. 42, с. 1—44.
66. Левин С. Т. Интенсификация гравитационного обогащения. —
В кн.: «Обогащение полезных ископаемых». Киев, «Техника», 1969, № 4,
с. 48—53.
67. Левин С. Т. Некоторые вопросы теории и практики процесса
отсадки угля. — В кн.: «Вопросы теории гравитационных методов обогащения
полезных ископаемых». М., Госгортехиздат, 1960, с. 84—88.
68. Лященко П. В. Гравитационные методы обогащения. М., Гос-
топтехиздат, 1940, 420 с. с ил.
69. Л е в и н С. Т., Каневский В. П. Дуговые грохоты. — «Гор-
ный журнал», 1962, № 2, с. 61—63.
70. Майдуков Г. Л. Криволинейные грохоты в угольной промышлен-
ности. М., «Недра», 1968, 105 с. с ил.
71. Майер Ф. В. Основы потенциальной теории процесса отсадки. -
В кн.: «VII Международный конгресс по обогащению руд». М., «Недра», 1994,
с. 75—86.
-И 1
72. Марголин И. 3. Элементарные принципы отсадки крупного не-
классифицированного материала. — В кн.: «Справочник по обогащеншо полез-
ных ископаемых». М., Металлургиздат, 1952, т. III, с. 65—70.
73. Мелик-Степанова А. Г., Г у р в и ч Г. М. Интенсифика-
ция процесса отсадки. — «Обогащение и брикетирование угля», 1968, № 2,
с. 20—24.
74. Митчелл Д-Р. Обогащение угля. — М., Углетехиздат, 1956,
707 с. с ил.
75. Михайлов Г. М., Николаев А. М. Обобщенное уравнение
осаждения сферических частиц. — «Химия и технология топлив и масел», 1963,
№ 1, с. 21—24.
76, Музылев Г. А. Влияние характера цикла движения воды в бес-
поршпевой отсадочной машине на ее производительность и эффективность про-
цесса отсадки. — В кн.: «Вопросы теории гравитационных методов обогащения
полезных ископаемых». М., Госгортехиздат, 1960, с. 56—67.
77. Некоторые опытные данные по расходу воды на отсадочных
машинах по фабрикам Кузбасса. — «Научные труды института КузНИИугле-
обогащение», 1969, вып. VI, с. 34—41. Авт.: В. М. Птицын, Г. И. Скрылева,
Д. И. Кириченко, А. А. Лапин.
78. Набоков К. Ф., Дубинский Ю. М. Эксплуатация беспорпше-
вых отсадочных машин. М., «Недра», 1966, 156 с. с ил.
79. Н а г и Б. Исследование механизма действия искусственной постели
при обогащении мелких классов угля отсадкой. Дисс. на соиск. уч. степ. канд.
техн. наук. М., 1963, 135 с. (МГИ).
80. Непомнящий Е. А. К теории отсадки тяжелых зерен в слое
конечной толщины. — «Обогащение руд», 1964, № 6, с. 24—26.
81. Непомнящий Е. А. Некоторые результаты изучения кинетики
сепарирования и смешивания дисперсных материалов. — «Инженерно-физиче-
ский журнал», 1967, т. XII, № 5, с. 583—591.
82. Новые направления теории и технологии отсадки полезных иско-
паемых. — В кн.: «VIII Международный конгресс по обогащению полезных
ископаемых». Л., 1968, с. 279—291 (институт Механобр). Авт. II. Н. Виногра-
дов, Э. Э. Рафалес-Ламарка, К. К. Коллодий и др.
83. Непомнящий Е. А. Распределение минеральных частиц в раз-
рыхленной смеси. — «Обогащение руд», 1966, № 6, с. 28—32.
84. Нестеров И. М., Миллер Э. В. Научные основы обогащении
отсадкой тонких классов руд. М., «Наука», 1966, 167 с. с ил.
85. Определение граничных размеров крупности при обогащении
угля различными методами. — «Обогащение и брикетирование угля», 1973
№ 11, с. 6—7. Авт.: Н. А. Самылип, В. В. Починок, И. Т. Ярмутип, И. М. Бра-
тишко.
86. Олевский В. А. О свободном падении частиц в жидкой среде. —
«Труды института Механобр», 1953, вып. 88, с. 88—96.
87. Обогатительное оборудование (каталог-справочник). М., 1971,
308 с. с ил. (НИИинформтяжмаш).
88. Обогащение каменного угля в ФРГ (пер. с нем.). М., «Недра»,
1964, 304 с. с ил.
89. О техническом уровне основного обогатительного оборудова-
314
ния и тенденции его совершенствования в странах — членах СЭВ и других
странах. М., 1969, 144 с. с ил. (Совет экономической Взаимопомощи).
90. Отечественные и зарубежные отсадочные машины. (Обзор),
«УкрНИИуглеобогащение», 1970, 106 с. с ил.
91. Опыт работы отсадочных машин по обогащению антрацита па фа-
бриках Донбасса. М., 1971, 44 с. с ил. (ЦНИЭИуголь). Авт.: А. М. Коткпн,
П. Л. Печепевский, Л. Д. Мустафин, В. В. Починок.
92. Павлюченко С. Г., ЛевинС. Т. Новый автоматический регу-
лятор АРМИП. — «Новое углеобогатительное оборудование». М., 1971,
с. 13—15. (Оперативная информ. ЦНИЭИугля).
93. П о д з у б а н о в Г. А., О с м а ч к и н Б. П., Верещагин Б. П.
Применение метода радиоактивных индикаторов для исследования скорости
перемещения зерен в отсадочной машине. — «Обогащение и брикетирование
угля», 1969, № 3, с. 17—20.
94. П о д з у б а н о в Г. А. Тарировка поплавковых датчиков отсадочных
машин. — «Обогащение и брикетирование угля», 1969, № 6, с. 16—19.
95. Подкосов Л. Г. Исследование работы постели отсадочной ма-
шины. — «Минеральное сырье. Серия Технология и обогащение». М-, «Недра»,
1970, вып. 21, с. 83—104.
96. Полькин С. И. Обогащение руд и россыпей редких металлов.
М., «Недра», 1967, 615 с. с ил.
97. Починок В. В. Исследование свойств искусственной постели. —
«Труды УкрНИИуглеобогащения», 1965, т. IV, с. 95—111.
98. П о ч и н о к В. В., Кузнецова В. Я. Результаты промышленных
испытаний новой отсадочной машины ОМП-18 на мелком обеспыленном угле. —
«Труды УкрНИИуглеобогащения», 1962, т. I, с. 56—65.
99. Преображенский П. И. Обогащение углей для коксования
М., Металлургиздат, 1950, 391 с. с ил.
100. Разумов К. А. Проектирование обогатительных фабрик. М.,
«Недра», 1970, 591 с. с ил.
101. Рафалес-Ламарка Э. Э., Сулига В. И., Н о ca-
pe в Л. Г. Влияние соотношения периодов впуска и выпуска воздуха па гидро-
динамические параметры циклов отсадки при обогащении угля. — «Кокс и хи-
мия», 1962, № 7, с. 15—20.
102. Рафалес-Ламарка Э. Э. Гидродинамика процессов грави-
тационного обогащения и их моделирование. — «Труды лаборатории гидравли-
ческих машин АН УССР», 1956, вып. 6, с. 56—62.
103. Рафалес-Ламарка Э. Э., Носарев Л. Г. Исследова-
ние автоколебательного режима работы беспоршпевых отсадочных машин.
1961, вып. 2, с. 76—91. (ХПИ им. Левина. Труды «Серия энергомашинострое-
ние»).
104. Рафалес-Ламарка Э. Э., Сулига В. И. Исследование
динамики водо-воздушной системы бесноршневой отсадочной машины для
обогащения угля. — «Изв. вузов. Горный журнал», 1959, А® 2, с. 185—
191.
105. Рафалес-Ламарка Э. Э., Власов К. П. К вопросу
о выборе способа автоматического управления процессом отсадки. — «Труды
УкрНИИуглеобогащения». М., 1968, т. 6, с. 155—167.
315
106. Рафалес-Ламарка Э. Э. К вопросу определения давления
под чостелью отсадочных машин. — «Труды УкрНИИуглеобогащения». М. ,
1968, т. 5, с. 16—19.
107. Рафалес-Ламарка Э. Э. К гидродинамическим основам тео-
рии обогащения в пульсирующих потоках. — «Горный журнал», 1953, № 10»
с. 152—161.
108. Рафалес-Ламарка Э. Э. К теории отсадки. — «Изв. вузов.
Горный журнал», 1962, № 10, с. 171—177.
109. Рафалес-Ламарка Э. Э., Сулига В. И. О некоторых
вопросах динамики водо-воздушной системы беспоршневых отсадочных ма-
шин. — «Изв. вузов. Горный журнал», 1959, № 2, с. 177—185.
110. Рафалес-Ламарка Э. Э. Применение методов теории веро-
ятностных процессов при исследовании расслоения постели отсадочных ма-
шин. — «Труды УкрНИИуглеобогащения». М., 1964, т. 3, с. 50—68.
111. Рафалес-Ламарка Э. Э. Теоретические основы гидродина-
мики беспоршневых отсадочных машин. 1961, № 40, с. 108—121. (ХПИ им. Ле-
нина. Труды «Серия энергомашиностроение»).
112. Рафалес-Ламарка Э. Э. Условия гидродинамического мо-
делирования отсадочной машины. 1959, т. XIX, вып. 5, с. 99—107. (ХПИ
им. Левина. Труды «Серия машиностроение»).
ИЗ. Ребу П. Кипящий слой (явление псевдоожижения: гидродинамика
и теплообмен). М., 1959, 207 с. с ил. (ЦНИИНЦВЕТМЕТ).
114. С а м ы л и н Н. А., Починок В. В. Влияние мелких классов
на процесс отсадки. — «Труды УкрНИИуглеобогащения». М., 1963, т. 2,
с. 70—84.
115. Самылин Н. А., Починок В. В. Динамика формирования
постели отсадочных машин. — «Труды УкрНИИуглеобогащения». М., 1964,
т. 3, с. 69—91.
116. Статистические закономерности расслоения материала в по-
стели отсадочных машин. — «Обогащение и брикетирование угля», 1967, № 9,
с. 10—14. Авт.: Н. Н. Виноградов, Н. С. Егоров, А. Г. Мелик-Степанова,
Г. М. Гурвич.
117. Самылин Н. А., Кузнецова В. Я. Неравномерность каче-
ственных показателей исходного угля и ее влияние на процесс отсадки. —
♦Кокс и химия», 1965, № 5, с. 13—18.
118. Самылин Н. А., Кузнецова В. Я., Знаменский Л. Л.
Расход воды и воздуха и удельные нагрузки при отсадке угля. — «Труды
УкрНИИуглеобогащения». М., 1968, т. 5, с. 3—16.
119. Самылин Н. А. Технология обогащения угля гидравлической
отсадкой. М., «Недра», 1967, 208 с. с ил.
120. Сегалин В. Г. Применение радиоактивных изотопов для автома-
тизации в угольной промышленности. М., Госгортехиздат, 1960, 391 с. с ил.
121. Смирнов М. М. Задачи и уравнения математической физики.
М., ГИТТЛ, 1954, 87 с. с ил.
122. Соломин К. В. Обогащение песков россыпных месторождений
полезных ископаемых. М., Госгортехиздат, 1961, 399 с. с ил.
123. Справочник коксохимика. Под ред. А. К. Шелкова, т. 1. Сырье-
вая база и подготовка углей к коксованию. М., «Металлургия», 1964, 490 с. с ил.
316
124. Сулига В. И. Исследование гидродинамики постели беспоршневых
отсадочных машин. Диссертация на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Харьков,
1960, 127 с. с ил. (ХПИ им. Ленина).
125. Т а ц у о Иосида. Результаты эксплуатации отсадочной машины
-«Такуб». — «Глюкауф», 1959, № 6, с. 816—821.
126. Тихонов О. Н. Гравитационное разделение многокомпонентных
минеральных смесей. — «Обогащение руд», 1968, № 1, с. 47—49.
127. Тихонов О. Н. Введение в динамику массопереноса процессов
обогатительной технологии. Л., «Недра», 1973, 240 с. с ил.
128. Томас Б. Принципы гравитационного обогащения. — В кн.: «Обо-
гащение углей». М., Углетехиздат, 1956, с. 217—225.
129. Турченко В. К. Рабочие поверхности гидравлических отсадоч-
ных машин. — В кн.: «Обогащение углей гравитационными методами». М»,
«Наука», 1965, с. 31—40.
130. У х о д за машинами на углеобогатительных фабриках. М., Госгор-
техиздат, 1961, 259 с. с ил. Авт.: А. П. Стороженко, В. Г. Соколов, Н. П. Коз-
лова и др.
131. Фильчаков П. Ф., Панчишин В. И. Интеграторы ЭГДА.
Моделирование потенциальных полей на электропроводной бумаге. Киев,
изд-во АН УССР, 1961, 171 с. с ил.
132. Фишман М. А. Основы обогащения руд цветных металлов. М.,
«Недра», 1968, 260 с. с ил.
133. Фишман М. А., Зеленой В. И. Практика обогащения руд
цветных и редких металлов. М., «Недра», 1967, 253 с. с ил.
134. Фоменко Т. Г. Гравитационные процессы обогащения полезных
ископаемых. М., «Недра», 1966, 332 с. с ил.
135. Фоменко Т. Г., Павлович В. И., Погарцева Е. М.
Определение показателей обогащения углей. М., «Недра», 1966, 140 с.
с ил.
136. Фоменко Т. Г., Сорокин И. П. Разрыхление материала в про-
цессе отсадки. — «Изв. высшей школы. Цветная металлургия», 1960, № 3,
с. 126—134.
137. Хван В. И. Отсадка угля в водной среде. М., Углетехиздат, 1956,
116 с. с ил.
138. Хван В. И., Преображенский Б. П. Исследование про-
цесса разгрузки тяжелых фракций с отсадочных машин. — «Труды Гипро-
кокса», 1964, вып. XXX, с. 16—31.
139. Цыборовский Я. М. Процессы химической технологии. М.,
Госхимиздат, 1958, 371 с. с ил.
140. Черных Н. П., Заверткин Н. А. Гидродинамическое со-
противление отсадочной постели. — «Обогащение и брикетирование угля»,
1968, № 6, с. 22—24.
141. П1 м а ч к о в Н. А. Теоретические основы технологического про-
цесса обогащения углей отсадкой. Диссертация на соиск. уч. степ. докт. техн,
наук. М., 1969, 246 с. с ил. (ИОТТ).
142. Шинкоренко С. Ф. Отсадочные машины с пневматическим
приводом для обогащения марганцевых руд. — В кн.: «Обогащение марганце-
вых руд». М., «Недра», 1965, с. 234—244.
317
143. Шифрин К. С. Универсальная формула для скорости падения
в жидкости. — «Изв. АН СССР. Серия Географическая». 1958, № 2, с. 312—317.
144. Ш п е т л Ф. Исследование закономерностей процесса отсадки. —
«Глюкауф — Форшунгсхевте», 1971, № 4, с. 185—188.
145. Ш и е т л Ф. К вопросу теории разделения углей в отсадочной ма-
шине. — «Угли», 1971, 13, № 8, с. 19—24.
146. Ш п е т л Ф., Пуниманова И., Прохазка В. К вопросу
о гравитационном разделении мелкозернистого угля. — В кн.: «VIII Между-
народный конгресс по обогащению полезных ископаемых». Л., 1968, с. 325—334.
(Институт Механобр).
147. Шупов Л. П., Ш а ц М. X., Фролова М. А. Статистический
анализ критериев эффективности обогащения. — «Труды Института по обога-
щению и агломерации руд черных металлов». М., 1972, вып. 13, с. 254—265.
148. Эксплуатация и ремонт углеобогатительного оборудования.
Справочное пособие. Под ред. Г. И. Дьякова. М., «Недра», 1973, 400 с. с ил.
149. Ясюкевич С. М. Обогащение руд. М., Металлургиздат, 1953,
515 с. с ил.
150. Я х н а В. Проблема классификации мелочи на углеобогатительных
фабриках и возможность использования для этой цели грохотов ОСО. — В кн.:
«VIII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых». Л.,
1968, с. 58—72 (Институт Механобр).
151. Allen Н. S. On the motion of a Sphere in a Viscous fluid. — «Philo-
sophical Magazin», 1900, vol. 50, 189 p.
152. В г 6 t z W. Grundlagen der Wirhelschichttechnik. — «Chemie —
Ing. — Technik», 1952, 24, s. 60—81.
153. Chapman W. R., Mott R. A. The Cleaning of Coal, London,
1928, Chapman and Hall, 245 p.
154. Dietrych J. Osadzarki. Panstwowe wydawnictwa techniczne,
1953. 204 s.
155. Fontein F. J. Das Bogensieb der niederlandischen Staatmijnen
ein neues Gerat zur nassen Sieburg von Fienkohle. — «Gluckauf», 1955, 91 H 27/28,
c. 823—829.
156. Hancock R. T. The teeter condition. — «Mining Magaz.», 1936,
55, p. 90—94.
157. Hirst A. Coad cleaning by graerty method Institute of Fuel, VIII,
1934, p. 4—10.
158. Holbein M. Prispevek k urceni optimalnich parametru jemnoz-
rnych sazecek. — «Ostrava — Radvanice», 1968, e. 10, s. 98.
159. J e d о А., К r a u s у M. Badania i Konstrukcje nowych osadzarek. —
Biul.: «Separator», N 2, 1970. s. 1—17.
160. Leonard J. W., Mitchell D. R. Coal preparation. AIME,
New-Jork, 1968. 816 p.
161. Kirchberg H., Hentzschel W. A study of the behaviour
of particles in jiging. — «Intern, mineral dressing Congr.» Stockholm, 1957, 10,
p. 526—537.
162. Kr. von Zabeltitz. Beitrag zur Ermittlung der Schwarmges-
chwindigkeit von Rugelformigen Korpern bei der Schwerkrufusortierung. —
«Aufbereitungs — Technik», 1968, N 3, S. 117—122.
318
163. Lew a M., G г u m m e г M., Storch H. A. study of fluidisation
of an iron Fischer — Tropsch catalyst. — «Chem. Eng. Progr.», 1948, 44, N 9,
p. 707—716.
164. Mayer F. W. Stand der Erkenntnisse vom Setzprozess auf Grund
der Potentialtheorie. — «Aufhereitungs — Technik», 1966, N 9, s. 543—552.
165. Mayer F. W. Der Entmischungsvorgang als physikalischer Auf-
bereitung. — «Bergbauarchiv», 1950, N 11—12, S. 82—94.
166. Munroe H. A. The English varies the Continental System of Jig-
ging, — «Transactions А1МЕ», (1888—1889). 17, p. 637—659.
167. Mayer F. W. Eine neus Erklarung der Setzvorganges und ihre Zwe-
ekmasige des Setzhuhdiagramms. — «Gliickauf», 1960, N 12, S. 1297—1301.
168. Neo Ре T. Statistisch-guasithermodynamische Auffassung des auf-
bereitungs-technischen Setzprozesses. — «Bergakademie», 1969, 21, N 2,
S. 108—114.
169. P a d Ь e r g W., Schanne L. Automatische Regelung einer luft-
gepulsten Durchsetzmaschine nach dem Aschegehalt des Kohlaustrags, — «Glu-
ckauf», 1970, N 7, S. 321—327.
170. Richardson J. F., Zaki W. N. Sedimentation and fluidiza-
tion, — «Trans. Inst. Chem. Engrs.» (London), 1954, 32, p. 35—53.
171. Richards R. H., Locke С. E. Textbook of Ore Dressing,
New York, 1940, chap 10—11.
172. R i z z о I i R. A. Practical fluidized beds, — Pros, — Roy. —
«Austral. Chem. Inst.», 1961, 28, N 4, p. 156—165.
173. Rowe P. N. und Henwond G. A. Drag forces in a hydraulic
model, of a fluidized bed. Part. 1. — «Trans. Instn. Chem. Engrs». 1961, 39,
p. 43—54.
174. Rutgers R. Pakkingsgraad en Vulgewicht van vaste korrelvormige
stoffen. — «De Ingenieur», 1963, 75, nr. 29, S. 51—63.
175. Shubert H. Zum gegenwaltigen Stand der Setztheorie. — «Berga-
kademie», 1964, N 12, S. 748—755.
176. Tesarik J. Statistische Bearheitung von hydrodynamischen Vor-
gangen in Wirhelschichten. — «Chcmischo Technik», 1962, 12, S. 79.
177. Wasmuth H. D. Internationaler Kongress fiir Aufhereitung mine-
ralischer Rohstoffe vom 1. his 6. J uni 1970. in Prag-Kongressbericht. — «Beig-
bauwissenschaften», 1970, 17, N 7, S. 253—262.
Николаи Александрович Самылин
Александр Антонович Золотко
Валентин Васильевич Починок
СТСЛДК V
Редактор издательства В. П. К у ник
Технический редактор В. Л. Прозоровская
Переплет художника В. Петухова
Художественный редактор О. Н. Зайцева
Корректор Л. В. Сметанина
Сдано в набор 23/VI 1975 г. Подписано в пе-
чать 26/Х 1975 г. Т-15»84.
Формат 60 X 90‘/ц. Бумага Mt 1. Печ. л. 20.
Уч.-изд. л. 22,40. Тираж 2400 эка.
Заказ Mi 375/5025—11. Цена 1 р. 35 к.
Издательство «Недра», 103633, Москва, К-12,
Третьяковский проезд, 1/19.
Ленинградская типография М 6 Союзполиграф-
прома Государственного комитета Совета
Министров СССР по делам издательств, полигра-
фии и книжной торговли.
196006, Ленинград, Московский пр., 91