2. Режим работы обогатительной фабрики и определение производительности цехов

Под производительностью обогатительной фабрики понимается производительность ее главного цеха, т.е. цеха обогащения, называемого главным корпусом фабрики. При непрерывной круглогодовой работе часовая производительность главного корпуса определяется по формуле:

где Q_ф.г. – годовая производительность фабрики, т/ч;

К_н = коэффициент неравномерности подачи питания;

К_в – коэффициент использования оборудования.

Руда из карьера доставляется в приемный бункер дробильного отделения автомобилями типа «БелАЗ». Крупность руды 150-500 мм.

- рабочие дни в неделю – 7;

• количество смен в день – 2.

Производительность оборудования отделения крупного дробления:

Производительность оборудования отделения среднего и мелкого дробления (режим работы отделения среднего и мелкого дробления примем с выходным днем, т.е. 305 дней в году в 2 смены по 11 часов):

3. Выбор и расчет схем рудоподготовки

Подготовительные операции дробления и измельчения полезных ископаемых перед обогащением являются наиболее капитало- и энергоемкими. Поэтому выбор схемы дробления и измельчения имеет важное значение для повышения технико-экономических показателей по переработки минерального сырья.

Число стадий дробления определяется крупностью и физическими свойствами исходной руды, а также крупностью дробленого продукта, поступающего на измельчение.

При работе дробилок мелкого дробления в замкнутом цикле с грохотом крупность дробленого продукта принимается меньшей (до 8-15 мм) по сравнению с вариантом работы дробилок в открытом цикле (до 20-25 мм). При этом имеется ввиду, что дополнительные затраты на дробление могут окупиться за счет уменьшения затрат на измельчение руды. Окончательно оптимальный вариант схемы дробления и измельчения выбирается на основании технико-экономического сравнения. Сравнение вариантов производится по суммарным капитальным и эксплуатационным расходам на дробление и измельчение.

Варианты схем рудоподготовки приведены на рисунке 1.

Рис.1. Проектируемая схема рудоподготовки

Расчет схемы

Определим общую степень дробления:

Выбираем степень дробления в отдельных стадиях:

S₁ = 3,1

S₂ = 4

S₃ = 4,1

Определим условную максимальную крупность продуктов после отдельных стадий дробления:

Определяем ширину разгрузочных щелей дробилок в первой, второй и третьей стадиях дробления:

определяем по типовой характеристике крупности дробленых продуктов щековой дробилки.

определяем в зависимости от категории крепости руды [1,прил.5].

(2.11)

Выбираем размеры отверстий сита грохота и эффективность грохочения для второй стадии дробления:

,

Во второй стадии дробления рекомендуется применять вибрационные грохоты. Эффективность грохочения Е_II= 80%.

Выбираем размеры отверстий сита грохота и эффективность грохочения для третьей стадии дробления.

В третьей стадии дробления рекомендуется применять вибрационные грохоты. Эффективность грохочения Е_IV= 80%.

Проверяем соответствие выбранной схемы дробления и степеней дробления выпускаемому оборудованию.

Определяем приблизительное значение массы продукта 1, 4, 9, поступающих в операции дробления:

Q_i = Q₁ ×γ_i, (2.12)

Находим по таблице ориентировочные выходы продуктов γ:

γ₁ = 100 %;

γ₄ = 75 % ;

γ₉ = 130 %.

Q₁ = Q₁ ×γ₁ = 327,5 * 1 = 327,5 т /ч ;

Q₄ = ×γ₄ = 294 * 0,75 =220,5 т/ ч ;

Q₉ = ×γ₉ = 294 * 1,3 =382,2 т / ч.

Выбираем дробилки. Требования, которым должны удовлетворять дробилки, согласно результатам предварительного расчета схемы дробления указаны в таблице1.

Таблица 1 - Требования к дробилкам

Показатели	Стадии дробления
	Первая	Вторая	Третья
Крупность наибольших кусков в питании, мм	500	160	40
Размер разгрузочной щели, мм	107	22,2	10
Требуемая производительность, м^3/ч	173,3	116,7	202,2
Требуемая производительность, т/ч	327,5	220,5	382,2

Перейдем от весовой производительности к объемной. Для перехода весовую производительность разделим на насыпной вес руды. Насыпной вес руды равен произведению плотности руды на коэффициент разрыхления горных пород (k_р = 0.6-0.65):

;

Таблица 2 - Технологическая характеристика выбранных дробилок

Стадия дробления	Тип и размер дробилки	Ширина пасти, мм	Наибольший размер кусков в питании, мм	Предел регулирования разгрузочной щели, мм	Производительность при запроектированных щелях, м^3/ч	Требуемое кол – во, шт	Коэффициент загрузки, доли ед.
I	ЩДП-9×12	900	750	130 ± 35	160	1	0,99
II	КСД-1750Т-Д	200	160	15-30	145,7	1	0,8
III	КМД –1750Т-Д	80	70	5-15	112,5	2	1,79

Уточненный расчет схемы:

Расчет характеристик крупности и масс продуктов.

Для проведения уточненного расчета нужно построить характеристики крупности для продуктов №1 - исходного продукта , №2 – продукта щековой дробилки, №5 – продукт КСД и №10 – продукт КМД.

Характеристику исходного продукта, поступающего в операции подготовки сырья к обогащению - №1 строим с использованием типовой характеристики взорванной горной массы при заданном размере наибольшей крупности куска в руде (d_max = 500мм).

Аналогично строим характеристику крупности продукта №2.

Таблица 3 - Пересчет типовой характеристики исходной руды и продукта щековой дробилки.

По типовой характеристике		Исходная руда	Продукт щековой дробилки
Крупность классов в долях ширины дробилки	Суммарный выход класса по плюсу	Крупность класса, мм	Крупность класса, мм
0	100	0	0
0,2	85	67	21,4
0,4	70	133	42,8
0,6	55	200	64,2
0,8	40	267	85,6
1	26	333	107
1,2	16	400	128
1,4	10	467	149,3
1,5	5	500	160

1

2

∑γ,%

d, мм

Рис.2 Характеристики крупности

1-характеристика исходного продукта (№-1);

2-характеристика продукта щековой дробилки (№-2);

Расчет характеристик крупности продуктов №5 и №10 (продуктов дробилок среднего и мелкого дробления) производим по типовой характеристики для конусных дробилок среднего и мелкого дробления. Для КСД – 1750 с i=22 мм, d_n=38. Для КМД – 1750 с i=10мм d_n=22

Таблица 4 - Пересчет типовых характеристик для дробилок КСД – 1750 и КМД – 1750 к заданным размерам выходных щелей.

По типовой характеристике		Продукт КСД–1750 при i=22 мм	Продукт КМД–1750 при i=10 мм
Крупность классов в долях максимального куска	Суммарный выход класса по плюсу %	Крупность класса, мм	Крупность класса, мм
0	100	0	0
0,2	65	7,6	4,4
0,4	40	15,2	8,8
0,6	22	22,8	13,2
0,8	10	30,4	17,6
1	8	38	22

∑γ,%

d, мм

Р

∑γ,%

ис. 3 Характеристики крупности продукта конусной дробилки среднего дробления (продукт №5)

d, мм

Рис. 4 Характеристики крупности продукта конусной дробилки мелкого дробления (продукт №10)

Расчёт масс продуктов

На операцию грохочения продукт поступает из аккумулирующего бункера. Этот продукт обозначим

где -содержание класса крупности меньше размера отверстий сита ( 30%) грохота во второй операции, находим по ранее построенной характеристике продукта № 2 ;

-эффективность грохочения во второй операции.

Корректировка производительности дробилок

где - производительность дробилки при заданном размере щели, (м³/ч);

- поправка на крепость (дробимость) руды;

- поправка на плотность руды:

- поправка на крупность питания ;

- поправка на влажность питания.

Q_ф1=160*0,95*1,4*1,16*0,9=219,7 (м³/ч)

Q_ф2=145,7*0,95*1,4*1,16*0,9=202,3 (м³/ч)

Q_ф3=112,5*0,95*1,4*1,16*0,9=156,2 (м³/ч)

Пересчитываем коэффициенты загрузки дробилок и количество дробилок:

n₁=173,3/219,7=0,7=1 (шт); K₁=0,7, к установке в первую стадию дробления принимаем 1 дробилку ЩДП 9×12

n₂=101,4/202,3=0,62=1 (шт); K₂=0,6, к установке принимаем 1 дробилку КСД-1750Т-Д

n₃=202,2/156,2=1,28=2 (шт); K₂=0,6, к установке принимаем 2 дробилки КМД-1750Т-Д

Расчет грохотов

Потребная площадь вибрационного грохота для первой стадии дробления рассчитывается по удельной нагрузке с учетом поправочных коэффициентов на условие грохочения.

(2.18)

Q – производительность по исходному питанию, т/ч;

q – удельная производительность, м³/м²ч;

δ – насыпной вес руды, поступающий на грохот, т/м³

k, l, m, n, o, p –определяются по приложению

т.к.,E=80%,то m=1,35

Потребная площадь вибрационного грохота для третей стадии дробления рассчитывается аналогично:

т.к.,E=85%,то m=1,17

Выбираем необходимые грохоты , имеющие достаточную площадь сетки.

Таблица 5 - Технические характеристики выбранных грохотов

Стадия грохочения	Типоразмер	Крупность кусков исх. материала, мм	Площадь грохочения, м^2	Мощность электродвигателя, кВт	Габариты, мм			Масса, т
					длина	ширина	высота
II	ГИТ41	150	4,5	15	3100	2200	1500	5
III	ГИСТ72	100	16	60	6805	3785	2530	14,1

Таким образом в первую и вторую стадию грохочения принимаем по одному грохоту.

Расчет схемы измельчения

Исходные данные для расчета:

,

,

,

m=1, k=0,85,

Определим значение :

Определим значения Q₁₄, Q₁₁,Q_17, Q_15. Предварительно назначаем циркулирующую нагрузку c=150%=1,5 д.ед.

Циркулирующая нагрузка во второй стадии измельчения

Тип применяемой мельницы определяется крупностью исходной руды, требуемым размером измельченного материала, технологическими свойствами материала и ценных минералов – такими, как шламуемость и смачиваемость поверхности после измельчения стальной средой.

Из мельниц со стальными дробящими телами на обогатительных фабриках преимущественно применяют: стержневые, шаровые с разгрузкой через решетку, шаровые с центральной разгрузкой.

Стержневые мельницы дают более высокую по сравнению с шаровыми производительность при измельчении до 1-3 мм, но не могут более эффективно работать для получения более мелкого продукта. Эти мельницы широко применяют при грубом измельчении до 0,5-3 мм мелковкрапленных руд в первой стадии измельчения при двухстадиальном измельчении.

Из шаровых мельниц распространены мельницы с разгрузкой через решетку, так как они более производительны и выдают измельченный продукт с меньшим содержанием шламов, чем мельницы с центральной разгрузкой. Удельная производительность МШР на 10-15% выше производительности МШЦ, но МШР более сложны в конструктивном отношении, а эксплуатация сложнее и дороже. МШР эффективно работают в замкнутом цикле с гидроциклонами, классификаторами, грохотами, во вторых и третьих стадиях измельчения, что позволяет получить более низкую крупность конечного продукта измельчения.

Для I и II стадий измельчения выбираем шаровые мельницы с центральной разгрузкой (МШЦ). Т.к. центральную (сливную) разгрузку широко используют в шаровых мельницах типа МШЦ для получения тонкоизмельчённого продукта с максимальной крупностью частиц 0,2 мм. Лучше всего применять эти мельницы для работы в замкнутом цикле с гидроциклоном во избежание переизмельчения продукта. Наилучшее питание для мельниц этого типа – продукт стержневых мельниц крупностью менее 10 мм или другой аналогичный материал. Высокий уровень слива обеспечивает длительное пребывание частиц породы в рабочей зоне и, как следствие, равномерность продукта по крупности.

1 стадия

Эталонная мельница МШЦ 3600 × 5500 при содержании класса – 0,074 мм в конечном продукте 40 % имеет производительность 1 т/м³ ∙ ч. Руда поступающая на данный процесс имеет крупность 10мм.

Для выбора мельниц принимаем к расчету три типа размера мельниц:

1. МШЦ 2100 3000;

2. МШЦ 3200 4500;

3. МШЦ 3600 5500.

Определяем удельную производительность по вновь образуемому классу -0,074 мм по формуле:

где - удельная производительность проектируемой мельницы по вновь образуемому расчетному классу, т/м3ч;

- удельная производительность эталонной мельницы по тому же классу, т/м³ч; =1 т/м³ч;

- коэффициент, учитывающий различие в измельчаемости, проектируемой к переработке и перерабатываемой руды; =0,92;

- коэффициент, учитывающий разницу в крупности исходного и конечного продуктов измельчения на действующей и на проектируемой обогатительных фабриках;

Коэффициент рассчитывается по формуле: где

- значение m для запроектированной крупности исходного и конечного продуктов;

- значение m для тех же продуктов на действующей фабрике.

Определяем значение по формуле интерполяции. Крупность исходного продукта 10 - 0, содержание класса -0,074 мм в конечном продукте 50 %

Определяем значение коэффициента (эталонной мельницы)

Определяем значение коэффициента

- коэффициент, учитывающий различие в типе проектируемой и работающей мельниц; , [2, стр.235];

- коэффициент, учитывающий различие в диаметрах барабанов проектируемой и работающей мельниц;

Коэффициент , определяется из выражения:

где и соответственно номинальные диаметры барабанов проектируемой к установке и работающей мельниц, [2, стр.511];

0,15- двойная толщина футеровки мельницы в рабочем состоянии.

Рассчитаем удельные производительности для каждого выбранного типоразмера мельницы.

Определяем часовую производительность мельницы каждого типоразмера по руде

(2.21)

Определяем расчетное число мельниц:

Полученные значения округляются до большего целого значения, результаты заносятся в таблицу 6.

Таблица 6 - Сравнение вариантов установки мельниц

Типоразмер мельницы	Количество мельниц		Коэффициент загрузки	Масса мельницы, т		Установочная мощность, кВт/ч
	по расчету	к установке		одной	всех	одной	всех
МШЦ 2100 3000	11,2	11	1	48	528	200	2200
МШЦ 3200 4500	2,56	3	0,82	91	273	900	2700
МШЦ 3600 5500	1,5	2	0,74	175	350	1250	2500

При сравнении по массе, мощности и количеству вариант установки двух мельниц МШЦ 3600 5500 оказался более выгодным.

2стадия

Для эталонной =60%. За эталонную мельницу принимаем: МШЦ 36004500, q_э=1,06 т/м *ч - удельная производительность эталонной мельницы (по схеме);

Для выбора мельниц принимаем к расчету три типа размера мельниц:

1. МШЦ 3200 3100;

2. МШЦ 3200 4500;

3. МШЦ 3600 4500.

Определяем удельную производительность по вновь образуемому классу -0,074 мм по формуле:

=1,06т/м³ч,[2];

= 0,95,[2];

Определяем значение по[1, табл. 43]. Крупность исходного продукта 3 - 0, содержание класса -0,074 мм в конечном продукте 75 %

Определяем значение коэффициента (эталонной мельницы)

Определяем значение коэффициента

,[2, стр.235];

,

где и соответственно номинальные диаметры барабанов проектируемой к установке и работающей мельниц, [2];

0,15- двойная толщина футеровки мельницы в рабочем состоянии.

Определяем часовую производительность мельницы каждого типоразмера по руде

Определяем расчетное число мельниц:

Полученные значения округляются до большего целого значения, результаты заносятся в таблицу 7.

Таблица 7 - Сравнение вариантов установки мельниц

Типоразмер мельницы	Количество мельниц		Коэффициент загрузки	Масса мельницы, т		Установочная мощность, кВт/ч
	по расчету	к установке		одной	всех	одной	всех
МШЦ 3200 3400	5,1	5	1	96	480	630	3150
МШЦ 3200 4500	3,8	4	0,96	91	364	900	3600
МШЦ 3600 4500	2,8	3	0,95	172	516	1100	3300

При сравнении по массе, мощности, количеству и исходя из удобства компоновки, вариант установки четырех мельниц МШЦ 3200 4500 оказался более выгодным.

Выбор и расчет оборудования для классификации

На фабриках для классификации используются спиральные классификаторы и гидроциклоны. Спиральные классификаторы по сравнению с гидроциклонами имеют следующие недостатки: высокая стоимость и большие габаритные размеры, что увеличивает капитальные затраты на оборудование и на строительство зданий.

Поэтому спиральные классификаторы все больше вытесняются гидроциклонами, хотя в сравнении расходуют меньше электроэнергии, могут классифицировать более крупный материал, имеют более длительный межремонтный период.

Достоинства гидроциклонов по сравнению с классификаторами следующие:

• занимают меньше производственной площади;

• имеют высокую производительность по пескам и сливу;

• эффективность не ниже, чем у спиральных классификаторов;

• простота конструкции (нет вращающихся и движущихся частей).

Поверочная классификация

Выбираем гидроциклон ГЦ – 710.

Объемная производительность гидроциклонов с углом конусности 20⁰

,

где - объемная производительность по питанию гидроциклона пульпой, м³/ч; А – коэффициент, зависящий от диаметра гидроциклона, А=2660, [Тихонов, стр.198]; р – давление на входе в гидроциклон, МПа; D – диаметр гидроциклона, м; D = 0,71м ;

При выборе гидроциклона необходимо определить его типоразмер, исходя из требуемой производительности по питанию, с учетом крупности получаемого слива.

Номинальная крупность частиц слива d_n (мкм) гидроциклона

где - поправочный коэффициент на диаметр гидроциклона, =0,95, [2, стр.198]; - диаметр соответственно гидроциклона, патрубков пескового и сливного, м; =0,15 м, =0,2 м, [2, стр.199]; - содержание твердого в питании гидроциклона, %, =35 %; - объемная плотность твердой фазы, т/м³, =3,83 т/м³, р- давление на входе в гидроциклон, МПа;

Т. к. ориентировочная номинальная крупность слива , то гидроциклон обеспечит нужную крупность слива.

Определяем расчетное число гидроциклонов:

С учетом того, что на фабрике должен быть 100 % резерв к установке принимаем 4 гидроциклона.

Предварительная и поверочная классификация

Выбираем гидроциклон ГЦ – 710.

Объемная производительность гидроциклонов с углом конусности 20⁰

,

Номинальная крупность частиц слива d_n ,(мкм) гидроциклона

Определяем расчетное число гидроциклонов:

К установке принимаем 6 гидроциклонов.

Расчет оборудования для доизмельчения

На операцию доизмельчения материал поступает после операции 1 медной флотации.

Рис. 2.7 Схема операции доизмельчения

Q₁₁=Q₁₂=Q₈*c=287,5*2=575 т/ч

Q₁₃=Q₈+Q₁₁=287,5+575=862,5 т/ч

Эталонная мельница МШЦ 2700 × 3600 при содержании класса – 0,074 мм в конечном продукте 95 % имеет производительность 0,7 т/м³ ∙ ч.

Для выбора мельниц принимаем к расчету три типа размера мельниц:

1. МШЦ 3200 3100;

2. МШЦ 3200 4500;

3. МШЦ 3600 4500.

Определяем удельную производительность по вновь образуемому классу -0,074 мм по формуле:

=1 т/м³ч, ,[2];

=0,92,[2, стр.234];

,[1];

=0,85/0,88=0,97;

, [2, стр.235];

Коэффициент , определяется из выражения:

,

где и соответственно номинальные диаметры барабанов проектируемой к установке и работающей мельниц, [2, стр.511];

0,15- двойная толщина футеровки мельницы в рабочем состоянии.

Определяем часовую производительность мельницы каждого типоразмера по руде

Определяем расчетное число мельниц:

Полученные значения округляются до большего целого значения, результаты заносятся в таблицу8.

Таблица 8 - Сравнение вариантов установки мельниц

Типоразмер мельницы	Количество мельниц		Коэффициент загрузки	Масса мельницы, т		Установочная мощность, кВт/ч
	по расчету	к установке		одной	всех	одной	всех
МШЦ 3200 3100	3,7	4	0,9	96	384	630	2520
МШЦ 3200 4500	3,1	3	1	91	273	900	2700
МШЦ 3600 4500	1,87	2	0,94	172	344	1120	2240

При сравнении по массе, мощности и количеству вариант установки 2 мельниц МШЦ 3600 4500 оказался более выгодным.

Выбираем гидроциклон ГЦ – 500.

Объемная производительность гидроциклонов с углом конусности 20⁰

,

Номинальная крупность частиц слива d_n ,(мкм) гидроциклона

Определяем расчетное число гидроциклонов:

К установке принимаем 2 гидроциклона.