3.6.2 Выбор и расчёт оборудования классификации

После операций измельчения необходимо классифицировать материал по крупности, поэтому на мельницы ММС и МРГ устанавливаются соответ­ственно 3-х и 2-х продуктовые бутары. Трёх продуктовая бутара выделяет 3 класса крупности: +20 мм (галя), -20 +8 мм (скрап) и класс -8 мм. Двухпро­дуктовая бутара выделяет 2 класса крупности: +10 мм (скрап) и -10 мм. Бута­ры подбираем в соответствии с производительностью мельниц. Мельницы всех стадий измельчения работают в замкнутом цикле измельчения со спи­ральными классификаторами, применение которых объясняется тем, что не­обходимо классифицировать достаточно крупный материал. Выбранный к установке классификатор должен обеспечивать требуемую производитель­ность по сливу и пескам, поэтому рассчитываем одно- и двухспиральный классификаторы с непогруженной спиралью типа КСН. Для сопряжения с крупноразмерными мельницами самоизмельчения и рудногалечными разработаны и применятся одно- и двухспиральные классификаторы Иркутского завода тяжелого машиностроения имени В.В. Куйбышева с длинной ванны 17200 мм - 1КСН 3,0∙17,2 и 2КСН 3,0∙17,2, которые показали высокие тех­нологические показатели разделения материала[18].

Рассчитаем производитель­ность классификаторов:

производительность по сливу

Q = 4,56 ∙ m ∙ k_β∙ k_δ∙ k_c ∙ k_α ∙ D^1,765; (3.13)

производительность по пескам

Q = 5,45 ∙ m ∙ D³ ∙ n ∙ (5/ 2,7) ∙ k , (3.14)

где k - коэффициент учитывающий:

- крупность слива;

- плотность классифицируемого материала;

- угол наклона днищ классификатора;

- требуемую плотность слива;

m - число спиралей;

n - частота вращения спиралей;

D - диаметр спирали;

δ - плотность классифицируемого материала.

Рассчитываем и сравниваем технологические показатели одно- и двухспиральных классификаторов с непогруженной спиралью для мельниц I ста­дии измельчения:

слив пески

производительность по твёрдому, Q т/ч 183,5 240,00

содержание твёрдого, в % 45,60 85,00

разжижение, R 1,18 0,14

1) Определяем поправочные коэффициенты, учитывающие:

- крупность слива, k_β- 1,16;

- плотность классифицируемого материала, k_р = 1,3;

- угол наклона днища классификатора, k_а= 0,94;

- заданную плотность слива, k_с = 1,02.

2) Определяем диаметр спиралей классификаторов:

-односпиральный

D^1,765 = Q / 4,56 ∙ m ∙ k_β∙ k_δ∙ k_с ∙ k_а = 183,6 / 4,56 ∙ 1 ∙ 1,16 ∙ 1,3 ∙ 1,02∙ 0,94 = 27,85

ближайший диаметр спирали по ГОСТу D = 3 м, (D = 6,97);

- двухспиральный

D^1,765 = Q / 4,56 ∙ m ∙ k_β ∙ k_δ ∙ k_с ∙ k_а = 183,6 / 4,56 ∙ 2 ∙ 1,16∙ 1,3∙ 1,02∙ 0,94 = 13,92

ближайший диаметр спирали по ГОСТу D = 3 м, (D = 6,97).

3) Производительность классификаторов по сливу:

-односпирального:

Q₁ = 4,56∙ m ∙ k_β ∙ k_δ∙ k_с ∙ k_а∙ D^1,765 = 4,56∙1∙1,16∙1,3∙1,02∙0,94∙6,97

= 45,95 т/ч

- двухспирального:

Q₂ = 4,56 ∙ m ∙ k_β ∙ k_δ∙ k_с ∙ k_а∙ D^1,765 = 4,56∙2∙1,16∙1,3∙1,02∙0,94∙6,97

= 91,9 т/ч

Определяем необходимое число классификаторов для обеспечения заданной производительности по сливу:

- односпиральных N = Q₃/ Q₁ = 183,6 / 45,95 = 3,995 = 4;

- двухспиральных N = Q₃/ Q₂= 183,6 / 91,9 = 1,998 = 2.

4) Принимаем к установке для работы в замкнутом цикле 2 двухспиральных классификатора 2КСН 3,0 ∙ 17, 2.

5) Проверяем производительность выбранного классификатора по пес­кам, принимая частоту вращения классификатора п = 1,5 мин. :

Q = 5,45 ∙ m ∙ D³ ∙n ∙(8/ 2,7) ∙ к_α = 5,45 ∙ 2 ∙ 27 ∙ 1,5 ∙ 1,3 ∙ 0,94 = 539,45 т/ч.

Таким образом, даже при наименьшей частоте вращения спиралей классификатор обеспечивает требуемую производительность[18].

Рассчитываем и сравниваем технологические показатели одно- и двухспиральных классификаторов с непогруженной спиралью для мельниц II ста­дии измельчения:

слив пески

производительность по твёрдому, Q т/ч 330,6, 40,00

содержание твёрдого, % 45,00 87,00

разжижение, R 1,22 0,20

1) Определяем поправочные коэффициенты, учитывающие:

- крупность слива, k_β = 2,37;

- плотность классифицируемого материала, k_р = 1,3;

- угол наклона днища классификатора, k_а= 0,94;

- заданную плотность слива, k_с= 0,82.

2) Определяем диаметр спиралей классификаторов:

-односпиральный

D^1,765 = Q / 4,56 ∙ m ∙ k_p∙ k₈∙ k_c ∙ k_a = 330,6 / 4,56 ∙ 1 ∙ 2,37 ∙1,3 ∙1,02 ∙ 0,94 = 30,52

ближайший диаметр спирали по ГОСТу D = 3 м, (D = 6,97);

- двухспиральный

D^1,765 = Q / 4,56 ∙ m ∙ k_p∙ k₈∙ k_c ∙ k_a = 330,6 / 4,56 ∙ 2 ∙ 2,37 ∙ 1,3 ∙ 0,94∙ 0,82 =15,26

ближайший диаметр спирали по ГОСТу D = 3 м, (D = 6.97).

3) Производительность классификаторов по сливу:

-односпирального:

Q₁ = 4,56 ∙ m ∙ k_p∙ k₈∙ k_c ∙ k_a ∙ D^1,765 = 4,56∙1∙2,37∙1,3∙0,82∙0,94∙ 4,64 = 350,23 т/ч

- двухспирального:

Q₂ = 4,56∙ m∙ k_p∙ k₈∙ k_c∙ k_a∙ D^1,765 = 4,56∙2∙2,37∙1,3∙0,82∙0,94∙6,97∙4,64 = 700,46 т/ч

Определяем необходимое число классификаторов для обеспечения за­данной производительности по сливу:

- односпиральных N = Q₃/ Q₁ = 330,6 / 350,23 = 0,94 = 1;

- двухспиральных N = Q₃/ Q₂= 330,6 / 700,46 = 0,47 = 1.

4) Принимаем к установке для работы в замкнутом цикле 2 двухспиральных классификатора 1КСН 3,0∙17, 2.

5). Проверяем производительность выбранного классификатора по пес­кам, принимая частоту вращения классификатора n = 1,5 мин.:

Q = 5,45 ∙ m ∙ D³ ∙ n ∙ (5/ 2,7) ∙ k_α= 5,45 ∙ 1 ∙ 27 ∙ 1,5 ∙ 1,3∙ 0,94 = 269,72 т/ч.

Таким образом, даже при наименьшей частоте вращения спиралей классификатор обеспечивает требуемую производительность[18].

Рассчитываем и сравниваем технологические показатели одно- и двухспиральных классификаторов с непогруженной спиралью для мельниц III стадии измельчения:

cлив пески

производительность по твёрдому, Q т/ч 40,00 295,8

содержание твердого, % 45,00 80,00

разжижение, R 1,22 0,30

1) Определяем поправочные коэффициенты, учитывающие:

- крупность слива, k_β = 2,37;

- плотность классифицируемого материала, k_р = 1,3;

- угол наклона днища классификатора, k_α = 0,94;

- заданную плотность слива, k_с = 0,82.

2) Определяем диаметр спиралей классификаторов:

-односпиральный

D^1,765 = Q / 4,56 ∙ m ∙ k_β∙ k_δ∙ k_с ∙ k_α = 295,8 / 4,56 ∙ 1 ∙ 2,37∙ 1,3∙ 0,82 ∙ 0,94 = 27,31

ближайший диаметр спирали по ГОСТу D = 3 м, (D = 6,97);

- двухспиральный

D^1,765 = Q / 4, 56 ∙ m ∙ k_β∙ k_δ∙ k_с ∙ k_α = 295,87 4,56 ∙ 2 ∙ 2,37∙ 1,3 ∙ 0,94∙ 0,82 = 13.66

ближайший диаметр спирали по ГОСТу D = 3 м, (D = 6,97);

3) Производительность классификаторов по сливу:

- односпирального

Q₁ = 4,56 ∙ m ∙ k_β∙ k_δ ∙ k_с ∙ k_α ∙ D^1,765 = 4,56∙1∙2,37∙1,3∙0,82∙0,94∙4,64 = 350,23 т/ч

- двухспирального:

Q₂ = 4,56 ∙ m ∙ k_β∙ k_δ ∙ k_с ∙ k_α ∙ D^1,765 = 4,56∙2∙2,37∙1,3∙0,82∙0,94∙6,97∙4,64

= 700,46 т/ч

Определяем необходимое число классификаторов для обеспечения заданной производительности по сливу:

- односпиральных N = Q₃/ Q, = 295,8 / 350,23 = 0,84 = 1;

- двухспиральных N = Q₃/ Q₂= 295,8 / 700,46 = 0,42 = 1.

4) Принимаем к установке для работы в замкнутом цикле 2 двухспиральных классификатора 1КСН 3,0∙17, 2.

5) Проверяем производительность выбранного классификатора по пес­кам, принимая частоту вращения классификатора п = 1,5 мин. :

Q = 5,45 ∙ m ∙ D³ ∙ n ∙ (5/ 2,7)∙ k_α = 5,45∙ 1 ∙ 27 ∙ 1,5 ∙ 1,3 ∙ 0,94 = 269,72 т/ч.

Таким образом, даже при наименьшей частоте вращения спиралей классификатор обеспечивает требуемую производительность[18].

Сравнительная характеристика классификаторов представлена в таблице 3.12

Таблица 3.12

Сравнительная характеристика классификаторов

Параметры	1-КСН-24А	1-КСН-3,0*17,3	2-КСН-3,0*17,2
Диаметр спирали, мм	2400	3000	3000
Длина спирали, мм	13400	13400	12500
Количество спиралей	1	1	2
Частота вращения вала спирали, мин-1	3,6	1,5	3,0
Угол установки, град.	17	18,5	18,5
Мощность эл. двигателя привода спирали, кВт.	22,0	30,0	40,0
Масса, т.	39,0	42,0	70,0

При выборе и расчете гидроциклонов следует стремиться к установке таких аппаратов, которые обеспечивали получение слива крупностью 85- 98% класса - 0,074 мм[8].

Рассчитаем гидроциклоны для операции классификации перед II стади­ей измельчения и III стадией магнитной сепарации.

слив пески

производительность по твёрдому, Q т/ч 96,60 322,40

содержание твёрдого, % 16,90 65,00

разжижение, R 5,14 0,54

1) Определяем номинальную крупность слива: в 85 % класса -0,074 мм, d = 125 мкм.

2) Выбираем предварительно гидроциклоны. Заданным условиям d_н ⁼ 125 мкм и V = 790,11 м/ч отвечают гидроциклоны ГЦ-500 и ГЦ-360.

3) Определяем ориентировочные производительности гидроциклонов: ГЦ-360 (D = 360 мм)

- диаметр пескового отверстия, d_н = 96 мм;

- угол конуса,α= 20 (k_α = 1,0);

- диаметр сливного отверстия, d_c = 115 мм;

- эквивалентный диаметр питающего отверстия, d₃ = 90 мм; ГЦ-500 (D - 500 мм)

- диаметр пескового отверстия, d_н = 96 мм;

- угол конуса,α = 20 (k_α = 1,0);

- диаметр сливного отверстия, d_c = 160 мм;

- эквивалентный диаметр питающего отверстия, d₃ = 130 мм;

4) Принимаем условно давление на входе 0,1 МПа (1 кгс/см) определяем

производительности гидроциклонов:

V = P₀∙3∙k_α∙k_D∙dэ∙A, (3.15)

где к - поправка на:

k_α - угол конусности гидроциклона;

k_D - диаметр гидроциклона;

dэ - эквивалентный диаметр питающего отверстия, мм;

Ро - рабочее давление пульпы на входе в гидроциклон, МПа.

Для ГЦ-360 (k = 1,06)

V = P_o∙3∙k_α∙k_D∙dэ∙A = 0,l ∙ 3 ∙ 1,0∙ 1,06∙ 9∙ 11,5 = 104,08 м³/ч,

следовательно для обеспечения заданной производительности необхо­димо

N = 790,11/104,08 = 7,59 , т. е. 8 гидроциклонов ГЦ-360.

Для ГЦ-500 (к =1.0)

V = Р₀∙ 3 ∙ k_α∙ k_D∙ dэ ∙ А = 0,1 ∙ 3 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 13 ∙ 16 = 197,34 м³/ч, следовательно для обеспечения заданной производительности необхо­димо

N = 790,11/197,34 = 4,51 , т. е. 5 гидроциклонов ГЦ-500.

Принимаем к установке гидроциклоны ГЦ-500 (D = 500) и проверя­ем нагрузку по пескам при диаметре насадка = 7,5 мм:

q = Q_п / S_п (3.16)

где Q_п - производительность по пескам, т/ч;

S_п - площадь пескового отверстия, см.

Проверяем нагрузку по пескам:

q = Q_п / S_п = Q_п / П ∙ R = 322, 4 / 3,14 ∙ 7,5 = 1,83 т/(ч∙см)

Эта нагрузка находится в пределах нормы (0,5 - 2,5т/(ч∙см)) и можно принять насадок диаметром 7,5 см.

5) Определяем достаточное давление пульпы на входе в гидроциклон:

P = V²/(3∙k_α∙k_b∙d_э∙d_c)² = (790,11/5)²/(3∙ 1 ∙ 1 ∙ 13 16)² = 0,064

При данном давлении производительность гидроциклона будет мень­ше, поэтому

V = 0,064 ∙3∙1∙1∙13∙16 = 157,86 м³/ч, отсюда получаем

N = 6 гидроциклонов ГЦ-500

1. Проверим крупность номинального зерна в сливе гидроциклона:

dн= 1,5 ∙ V((D ∙ d ∙в)/(А ∙ k_d∙ Ро ∙ (δ-1))) = 121 мкм

Крупность номинального зерна в сливе соответствует заданной круп­ности 125 мкм и, следовательно, можно принять гидроциклон ГЦ-500 диа­метром 500 мм в количестве 6 единиц.

Гидроциклоны для операции классификации перед III стадией измельчения и V стадией магнитной сепарации рассчитывается аналогичным обра­зом.

слив пески

производительность по твёрдому, Q т/ч 287,60 86,00

содержание твердого, % 11,00 65,00

разжижение, R 8,10 0,54

1) Определяем номинальную крупность слива: в 98 % класса -0,074 мм, d = 94 мкм.

2) Выбираем предварительно гидроциклоны. Заданным условиям d_н = 94 мкм и V = 958,55 м/ч отвечают гидроциклоны ГЦ-500 и ГЦ-360.

3) Определяем ориентировочные производительности гидроциклонов:

ГЦ-360 (D = 360 мм)

- диаметр пескового отверстия, d_н = 96 мм;

- угол конуса,α= 20 (k_α = 1,0);

- диаметр сливного отверстия, d_c = 115 мм;

- эквивалентный диаметр питающего отверстия, d₃ = 90 мм;

ГЦ-500 (D - 500 мм)

- диаметр пескового отверстия, d_н = 96 мм;

- угол конуса,α = 20 (k_α = 1,0);

- диаметр сливного отверстия, d_c = 160 мм;

- эквивалентный диаметр питающего отверстия, d₃ = 130 мм;

Принимаем условно давление на входе 0,1 МПа (1 кгс/см) определяем

производительности гидроциклонов:

V = P₀∙3∙k_a∙k_D∙d_э∙ А, (3.17)

где k - поправка на:

k_α - угол конусности гидроциклона;

k_D - диаметр гидроциклона;

d_э - эквивалентный диаметр питающего отверстия, мм;

Р₀ - рабочее давление пульпы на входе в гидроциклон, МПа.

Для ГЦ-360 (k = 1,06)

V = P_o∙3∙k_α∙k_D∙d_э∙A = 0,l ∙ 3 ∙ 1,0 ∙ 1,06 ∙ 9 ∙ 11,5 = 104,08 м³/ч,

следовательно, для обеспечения заданной производительности необхо­димо

N = 958,55/104,08 = 9,21 , т. е. 10 гидроциклонов ГЦ-360.

Для ГЦ-500 k = 1,0

V = P₀∙ 3∙ k_α∙ k_D∙ d_э∙ А = 0,1 ∙ 3 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 13∙ 16= 197,34 м³/ч,

следовательно, для обеспечения заданной производительности необхо­димо

N = 958,55/197,34 = 4,86 , т. е. 5 гидроциклонов ГЦ-500.

4) Принимаем к установке гидроциклоны ГЦ-500 (D = 500) и проверя­ем нагрузку по пескам при диаметре насадка = 8,0 мм:

q = Q_п / S_п (3.18)

где Q_п - производительность по пескам, т/ч;

S_п - площадь пескового отверстия, см.

Проверяем нагрузку по пескам:

q = Q_п / S_п = Q_п / П ∙ R = 287,6 / 3,14 ∙ 8,0 = 1,43 т/(ч∙см)

Эта нагрузка находится в пределах нормы (0,5 - 2,5т/(ч∙см)) и можно принять насадок диаметром 8,0 см .

5) Определяем достаточное давление пульпы на входе в гидроциклон:

P = V²/(3 ∙ k_α ∙ k_b ∙ d_э∙ d_c)² = (958,55/5)²/(3 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 13 16)² = 0,094 МПа

При данном давлении производительность гидроциклона будет мень­ше, поэтому

V = 0,094 ∙ 3 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 13 ∙ 16 = 191,31 м³/ч , отсюда получаем

N = 6 гидроциклонов ГЦ-500.

2. Проверим крупность номинального зерна в сливе гидроциклона:

d_н= 1,5 ∙ V((D ∙ d ∙в)/(А ∙ k_α ∙ Р₀ ∙ (δ-1))) = 94 мкм

Крупность номинального зерна в сливе соответствует заданной круп­ности 94 мкм и, следовательно, можно принять гидроциклон ГЦ-500 с диа­метром 500 мм в количестве 6 единиц[18].

Сравнительная характеристика гидроциклонов представлена в таблице 3.13

Таблица 3.13

Сравнительная характеристика гидроциклонов

Параметры	ГЦ 500	ГЦ 710	ГЦ 1000
Диаметр гидроциклона	500	710	1000
Угол конусности α, градус	20	20	20
Средняя производительность, при P0 = 0,1 МПа, Vn, м^3/ч	100-300	200-500	360-1000
^Крупность слива^dн, мм	50-200	60-250	70-280
^Стандартный эквивалентный диаметр питающего отверстия, мм	130	150	210
^Стандартный диаметр сливного патрубка,^d^, мм	160	200	250
^Диаметр пескового насадка, мм	48-150	48-200	75-250