Разработка проекта цеха рудоподготовки производительностью 1800 тонн в сутки

Разработка проекта цеха рудоподготовки производительностью 1800 тонн в сутки

Разработка проекта цеха рудоподготовки производительностью 1800 тонн в сутки

Введение

дробление грохочение рудоподготовка

Процессы дробления и грохочения широко применяются в производственной деятельности горнорудных предприятий.

Применение указанных процессов неизбежно в технологических схемах обогатительных фабрик, с помощью которых полезное ископаемое подготавливается к последующим процессам обогащения.

Дробление - процесс уменьшения размеров кусков полезных ископаемых путем разрушения их действием внешних сил, преодолевающих внутренние силы сцепления, связывающие между собой частицы твердого вещества.

Дробление на обогатительных фабриках служит подготовительной операцией перед обогащением и имеют своим назначением разъединение зерен различных минералов, содержащихся в полезном ископаемом, тесно переплетенных и сросшихся между собой. Чем полнее раскрываются минералы при дроблении, тем успешнее последующее обогащение полезного ископаемого.

Иногда минералы, слагающие куски полезных ископаемых, обладают различными физико-механическими свойствами. После дробления таких ископаемых, в специально подобранных условиях, одни (более твердые и прочие минералы) будут представлены крупными кусками, другие (менее твердые и хрупкие,) - кусками значительно меньшего размера. Последующий рассев дробленного продукта позволяет отделить одни минералы от других, т.е. произвести более или менее совершенное обогащение полезного ископаемого. Дробление в этом случае имеет значение обогатительной операции и называется «избирательным дроблением».

Крупность зерен, до которой надо дробить исходный материал перед обогащением, определяется размером вкрапленности полезных минералов и процессом, принятым для обогащения данного ископаемого. Эта крупность устанавливается опытным путем при исследованиях обогатимости каждого полезного ископаемого. Процесс дробления проводят в несколько стадий. Технологически грамотно процессы дробления сопровождать операциями грохочения. При этом соблюдается принцип «не дробить ничего лишнего», своевременно выводить из процесса готовый по крупности класс, что исключает переизмельчение продукта, экономит электроэнергию и увеличивает срок службы футеровочных плит дробилок

Грохочение - процесс разделения сыпучих материалов на классы по крупности путем просеивания через одно или несколько сит.

Зерна (куски) материала, размер которых больше размера отверстий сита, остаются при просеивании на сите, а зерна меньших размеров проваливаются через отверстия.

Материал, поступающий на грохочение, называется исходным, остающийся на сите - надрешетным (верхним) продуктом, проваливающийся через отверстия сита - подрешетным (нижним) продуктом.

Машины и устройства для грохочения называется грохотами. Всякий грохот имеет одну или несколько рабочих (просеивающих) поверхностей - сит, установленных в одном или нескольких коробах, совершающих качательные или встряхивающие движения. В некоторых конструкциях грохотов просеивающую поверхность образуют вращающиеся (валки), располагаемые параллельно в несколько рядов. Для грохочения крупного материала иногда применяют решетки, собранные из колосников различной формы или стержней, которые устанавливают неподвижно с наклоном, достаточным для свободного скольжения по ним материала.

Самостоятельное грохочение применяется на сортировках для выделения классов - готовых продуктов, направляемых непосредственно потребителям.

Подготовительное грохочение применяется на обогатительных фабриках с целью разделения перерабатываемого материала на классы, поступающие далее в операции обогащения.

Вспомогательное грохочение применяется в связи с операциями дробления, для выделения готового по крупности продукта перед дробилками и для контроля крупности дробленного продукта. Первый вид грохочения часто называют предварительным, а второй - контрольным или поверочным.

1. Выбор и обоснование схемы дробления

дробление грохочение рудоподготовка

Процесс дробления является весьма дорогостоящим, в основном из-за энергоемкости, поэтому при дроблении любого полезного ископаемого необходимо соблюдать принцип «не дробить ничего лишнего», для этой цели в схемы дробления включают операции предварительного и поверочного грохочения. Их принято относить к той операции дробления, в которую поступает верхний продукт грохота.

Операция дробления вместе с относящимися к ней операциями грохочения составляет стадию дробления, а совокупность стадий дробления - схему дробления.

Число стадий дробления определяется начальной и конечной крупностью дробимого материала.

В соответствии с заданием на курсовое проектирование исходными данными для проектирования являются следующие:

производительность обогатительной фабрики по сырью 1800 т/сутки;

руда относится к категории мягких руд;

- максимальная крупность исходной руды D_max= 400 мм;

- максимальная крупность дробленого продукта d = 10 мм;

эффективность грохочения:

а) для колосниковых грохотов Е_I = 68%;

б) для вибрационных грохотов Е_II = 78%.   

насыпной вес руды 1,65 т/мі;

чистое время работы цеха в сутки - 15 часов.

Анализ схем дробления отечественных и зарубежных предприятий

показывает, что наиболее эффективными для практического использования, при заданных исходных данных, являются двухстадиальные схемы дробления с предварительным грохочением. Операции предварительного грохочения принимаются для сокращения количества материала, поступающего в дробление (за счет отсева мелочи) и увеличения подвижности материала в рабочей зоне дробилки. Введение в схему дробления операции предварительного грохочения вызывает увеличение капитальных затрат и усложняет цех дробления. Поэтому предварительное грохочение следует применять при достаточно высокой влажности этого класса, тогда значительно уменьшается количество продукта дробления.

Операции дробления применяются для подготовки полезного ископаемого к измельчению в мельницах или подготовки его непосредственно к операциям обогащения, в случае, если руда с крупной вкрапленностью полезных минералов. Предельное содержание отсеиваемого класса в исходной руде, при котором оправдывается предварительное грохочение перед дроблением, зависит от степени дробления.

Операция предварительного грохочения выгодна при прямолинейных характеристиках крупности руды, причем относительная выгода выше для малых, чем для больших степеней дробления. Отсутствие в нашей схеме операции поверочного грохочения объясняется тем, что эти операции имеют целью возвратить в дробилку избыточный продукт.

В соответствии с вышеизложенным, для проектируемого варианта подготовки руды к обогащению, наиболее эффективной схемой является двухстадиальная схема дробления с предварительным грохочением, соответствующая существующей классификации таблицы 2 [1] - (БА). Схема дробления БА представляет собой двухстадиальную схему, состоящую из операции предварительного грохочения и последующего дробления с замкнутым циклом в последней стадии.

Поэтому для проектирования выбираем двухстадиальную схему дробления, приведенную на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема дробления

2. Расчет схемы дробления

.1 Предварительный расчет схемы дробления

Схема дробления рассчитывается в следующем порядке:

1.  Определяем часовую производительность цеха дробления

Q_ч.ц.д.= (k∙Q_с.ц.д.)/t ,             (1)

где Q _ч.ц.д. - часовая производительность цеха дробления, т/ч;

Q_с.ц.д. - суточная производительность цеха, т/с;

k - поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность свойств сырья влияющий на производительность оборудования данного цеха.                                                      

Применяется k = 1ч1,1 для рудных фабрик;

t - чистое время работы цеха дробления в сутки, час.

Q_ч.ц.д. = (1·1800)/15,

Q_ч.ц.д. = 120 т/ч.

2.  Определяем общую степень дробления

S_общ.=D_max/d_max,              (2)

где Dmax - максимальная крупность исходной руды, мм;max - максимальная крупность дробленой руды, мм

S_общ. = 400/10,

S_общ. = 40 мм.

3.  Устанавливаем степени дробления на отдельных стадиях

S_ср.=√S_общ. ,                (3)

S_ср.= √40=6,3

где S_ср. - средняя степень дробления для одной стадии.

Общая степень дробления равна произведению степеней дробления в отдельных стадиях

S_общ.=S₁∙S₂ ,               (4)

где S₁ - степень дробления для первой стадии;

S₂ - степень дробления для второй стадии.

Принимаем S₁ = 5, а S₂ = 8.

Тогда       S_общ.= 5·8

S_общ. = 40

.        Определяем условную максимальную крупность дробленых продуктов после отдельных стадий дробления:

-й стадии

D₅=D_max/S₁,              (5)

2-й стадии

D₇= Д₅/S₂,               (6)

D₇ = 80/8,

D₇ = 10 мм.

5.  Подсчитываем для каждой стадии дробления ширину разгрузочной щели дробилки:

i=D/Zp,                (7)

где Zp - относительная крупность дробленых продуктов (принимают по данным испытаний дробимости руды, а при их отсутствии - по типовым характеристикам), (таблица 3 «Методические указания» );

Для первой стадии дробления принимаем значение Zp =1,1, для второй стадии Zp =1,5.

Тогда для первой стадии дробления получим:

i_II = D₅/Zp ;

i_II = 80/1,1 ;

i_II = 72,7 мм (принимаем i =73 мм).

Для второй стадии дробления

i_IV = D₇/Zp ;

i_IV = 10/1,5;

i_IV = 6,7 мм (принимаем i = 7 мм).

6.  Подсчитываем ширину загрузочной щели дробилки:

В=1,1ч1,2·D_max             (8)

Для первой стадии дробления:

В_II = 1,1·400;

В_II = 440 мм (принимаем 440 мм)

Для второй стадии дробления:

В_IV = 1,1·80;

В_IV = 88 мм (принимаем 88 мм)

7.  Выбираем размеры отверстий грохотов для первой и второй стадий дробления.

Для рассчитываемой схемы принимаем:

i_II ≤ a₁≤ D₅ ;                 i_IV≤ a₂≤ D₇ ;

где а₁ и a₂ - размер отверстий сита грохотов, мм

≤ a₁ ≤ 80;                 7 ≤ a₂ ≤ 10;

a₁ = 75 мм.                 a₂ = 7 мм.

. Проверяем соответствие выбранной схемы дробления и степеней и степеней дробления выпускаемому оборудованию:

а) определяем приближенные значения весов продуктов первой стадии дробления

Рисунок 2 - Схема I стадии дробления

Q₁ = 120 т/ч,

Q₂=Q₁·в₁^-а·Е₁^-а,            (9)

где Q₂ - вес нижнего продукта, т/ч;

Е₁^-а - эффективность грохочения:

в₁^-а - определяется по характеристике крупности исходного сырья.

Для рассчитываемой схемы характеристика крупности исходного сырья представлена в приложении.

в₁^-а = 21 % = 0,21

Q₂ = 120·0,21·0,68

Q₂ = 17,1 т/ч

Q₃ = Q₁ - Q₂

Q₃ = 120 -17,1

Q₃ = 102,9 т/ч.

Q₄ = Q₃ = 102,9 т/ч.

Q₅ = Q₁ = 120 т/ч.

б) определяем приближенные значения веса продуктов второй стадии дробления

Рисунок 3. Схема II стадии дробления

Вес продукта 6 может быть определен по формуле

Q₆=Q₁∙г₆ ,           (10)

где Q₆ - вес нижнего продукта, т/ч;

г₆ = 1,2- выход продукта в долях единицы (табл);

Q₆ = 120·1,2 ;

Q₆ =144 т/ч.

Q₈ = Q₉ = Q₆ - Q₁

Q₈ = Q₉ = 144 - 120

Q₈ = Q₉ = 24 т/ч.

Q₇ = Q₅ = Q₁ = 120 т/ч.

в) выбираем дробилки.

Требования, которым должны удовлетворять дробилки, согласно результатам предварительного расчета схемы дробления, сводим в таблицу 1.

Таблица 1- Расчетные требования к дробилкам

Объемная производительность рассчитывается по формуле:

Q_o = Q/д_н , м³ /ч            (11)

где Q_о - производительность, т/ч;

д_н - насыпной вес руды, т/м³

Для первой стадии

Q_о1 = Q₃/д_н ,

Q_o1 = 102,9/1,65 ;

Q_o1 = 62,3 м³ /ч; (принимаем Q_o2 =62 м³ /ч)

Для второй стадии

Q_o2 = Q₈/д_н ,

Q_o2 = 24/1,65 ;

Q_o2 = 14,5 м³ /ч. (принимаем Q_o2 =14 м³ /ч)

Требованиям таблицы 1 удовлетворяют:

для первой стадии дробления - ЩДС-6x9 (таблица 2)

для второй стадии дробления - КСД -600 Гр. (таблица 3)

Дробилку для первой стадии дробления следует выбирать таких размеров, чтобы необходимая производительность обогатительной фабрики обеспечивалась одной дробилкой. В нашем случае для первой стадии дробления выбираем ЩДС-6x9, а для второй стадии - КСД -600 Гр и принимаем 2 дробилки

Таблица 2 - Техническая характеристика щековой дробилки со сложным качанием щеки

Подсчитываем коэффициенты загрузки дробилки для каждой стадии дробления

K = Q_расч. / Q_табл.;            (12)

где Q_расч. - требуемая производительность дробилок

Q_табл. - производительность по технической характеристике оборудования.

Для первой стадии:

K₁ = 62/120;

K₁ = 0,51

Для второй стадии:

K₂ = 14/19;

K₂ = 0,73;

Таблица 3 - Техническая характеристика конусной дробилки среднего дробления

.2 Уточненный расчет схемы дробления

Производим расчет схемы дробления и проверку правильности выбора оборудования:

а) на основании предварительного расчета выбираем разгрузочные щели дробилок по технологическим характеристикам

i_II = 75 мм.                    i_IV = 7 мм.

б) определяем размеры максимальных кусков руды после дробления по стадиям:

D₅ = i_II·Z₁;

D₅ = 75·1,1;

D₅ = 82,5 мм. (Принимаем 82 мм.);

D₇ = i_IV·Z₂;

D₇ = 7·1,5;

D₇ = 10,5 мм. (принимаем 10 мм);

в) окончательно выбираем степени дробления по стадиям

S₁ = D₁/D₅;

S₁ = 400/82;₁ = 4,8 (принимаем 5);

S₂ = D₅/D₇;

S₂ = 82/10;₂ = 8,2 (принимаем 8);

г) выбираем размеры отверстий сит грохотов

i_II≤a₁≤D₅                  i_IV ≤ a₂ ≤ D₇

≤a₁ ≤ 82                  7 ≤ a₂ ≤ 10

a₁ = 75 мм.                  a₂ = 7 мм.

д) проверяем веса продуктов.

Расчет первой стадии дробления

Определяем веса продуктов 2 и 3

Q₂ = Q₁·в₁^-а ∙E₁^-а;

Q₂ = 120∙0,21∙0,68;

Q₂ = 17,1 т/ч;

Q₃ = Q₁-Q₂;

Q₃ = 120-17,1;

Q₃ = Q₄ = 102,9 т/ч;₁=Q₅ = 120 т/ч.

е) определяем характеристику крупности продукта 5:

при определении характеристики крупности продукта 5 следует различать два случая:

1)  при d < i значение в₅^-d определяется по формуле:

в₅^-d=в_I^-d+в_I⁺ⁱ∙b_II^-d ,              (13)

где в_I⁺ⁱ -содержание класса +i мм в исходной руде в долях единицы;

b_II^-d -содержание расчетного класса в разгрузке дробилки при питании ее классом крупнее.

) при d > i значение в₅^-d определяется по формуле

в₅^-d=в_I^-d+в_I^+d∙b_II^-d ,               (14)

где в_I^-d - содержание расчетного класса.

Для рассчитываемой схемы дробления определяем характеристику крупности продукта 5, для классов 80, 75, 60, 40, 20, 10, 5 мм.

Для класса крупности 80 мм рассчитываем по формуле (13)

Для остальных классов крупности определяем по формуле (14)

в₁^-d находим из графика (Приложение А)

в_I^-80 = 21%   в_I^-60 = 15%   в_I^-20 = 5%   в_I^-5 = 1%

в_I^-75 = 18%   в_I^-40 = 11%   в_I^-10 = 2%

Для нахождения b_II найдем безразмерную крупность класса Z

Z=d/i ,               (15)

Z₈₀ = 1,09    Z₆₀ = 0,82   Z₂₀ = 0,27   Z₅ = 0,06 ₇₅ = 1,02    Z₄₀ = 0,27   Z₁₀ = 0,13

Находим b_II по графику (Рисунок 5)

b_II^-80 = 99 %   b_II^-60 = 88 %  b_II^-20 = 48 %  b_II^-5 = 3 %

b_II^-75 = 97 %   b_II^-40 = 78 %  b_II^-10 = 10 %

Определяем в₅:

в₅^-80 = 0,21 + 0,79∙0,99;

в₅^-80 = 0,99 ;

в₅^-75 = 0,18 + 0,81∙0,97;

в₅^-75 = 0,96;

в₅^-60 = 0,15 + 0,82∙0,88;

в₅^-60 = 0,87;

в₅^-40 = 0,11 + 0,82∙0,78;

в₅^-40 = 0,74;

в₅^-20 = 0,05+ 0,82∙0,48;

в₅^-20 = 0,44;

в₅^-10 = 0,02 + 0,82∙0,1;

в₅^-10 = 0,1;

в₅^-5 = 0,01 + 0,82∙0,03;

в₅^-5 = 0,03;

Расчет второй стадии дробления

Q₆ = Q₁·(1/Е_II^-а +в₅^+а /b_IV^-а);

где а=15 мм, b_IV^-а принимаем по типовой характеристике (Приложение Б).

Q₆ = 120·(1/0,78 +0,21 /0,78);

Q₆ =186 т/ч;

Q₈ = Q₉ =Q₆ - Q₁ =186-120=66 т/ч.

По этим данным строим график характеристики крупности продукта 5 (Приложение Б)

Результаты расчета количественной схемы сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Результаты количественной схемы дробления

3. Расчет основного оборудования

.1 Выбор и расчет дробилок

Предварительно принятые типы дробилок проверяются по данным уточненного расчета и принимаются за основу с последующим расчетом производительности по формуле:

Q=Q_k∙K_др∙K_д∙K_кр×K_вл, т/ч            (16)

где Q - производительность дробилки, т/ч

Q_k - производительность дробилки по каталогу, м³ /ч;

К_др- коэффициент на дробимость руды, принимаем по таблице 34 [1], К_др = 0,8

К_кр - поправочный коэффициент на крупность питания, принимаем по формуле К_Кр=(0,85/а)^0,2                     (17)

для первой стадии К_Кр=1,5

для второй стадии К_Кр=1,4

К_д - поправочный коэффициент на насыпной вес руды, вычисляется по формуле

K_д = д/2,7;                (18)

где д - плотность руды в монолите, т/м³

K_д = 1,65/2,7;

K_д = 0,61;

Q₁ = 62∙0,8∙0,61∙1,5∙1,5;

Q₁ = 68,07 т/ч.

Q₂ = 19∙0,8∙0,61∙1,4∙1,5;

Q₂ = 19,47 т/ч.

Коэффициенты загрузки дробилок соответственно: К₁=1; К₂ =0,73.

.2 Выбор и расчет оборудования для грохочения

Для предварительного грохочения руды перед первой стадией дробления устанавливаем колосниковый грохот.

Размеры колосникового грохота должны удовлетворять двум условиям:

а) обеспечение требуемой производительности;

б) обеспечение продвижения руды по грохоту самотеком.

Первое условие требует, чтобы площадь каждого колосникового грохота была не меньше определяемой по формуле:

F = Q/(2,4∙a)             (18)

где  F - площадь решетки грохота, м²

Q - часовая производительность грохота по питанию, т/ч

а - ширина щели между колосниками, мм

F = 120/(2,4∙80),

F = 0,62 м².

Второе условие требует, чтобы ширина грохота превышала диаметр максимального куска в 2-3 раза:

В = (2ч3) Dmax

В = 3 Ч 400 = 1200 мм

Длина грохота:

L = 2 Ч B = 2 Ч 1200 = 2400 мм

Площадь грохота:

F = B Ч L = 1,2 Ч 2,4 = 2,88 м²

К установке принимаем колосниковый грохот площадью 1200х2400 мм

Для предварительного грохочения второй стадии дробления устанавливаем вибрационный грохот. Общую площадь грохочения его определяем по формуле:

F = Q/(q∙b∙k∙l∙m∙n∙o∙p),           (19)

где Q - производительность после первой стадии дробления, т/ч

F - рабочая площадь сита, м²

q - удельная производительность на 1 м поверхности сита, м³ /ч

k, l, m, n, о, p - поправочные коэффициенты (см. табл.)

q =24,5; д =1,7; k = 1,35; l = 0,94; m = 0,4; n = 1; o = 1; p = 1;

F = 144/(24,5∙1,7∙1,35∙0,94∙0,4∙1∙1∙1)

F = 7 м²

В зависимости от площади сита грохота F, выбираем тип грохота ГИС-52 (С-785) и принимаем к установке 2 грохота

Таблица 6 - Техническая характеристика вибрационного грохота ГИС-52 (С-785)

4. Расчет вспомогательного оборудования

.1 Расчет питателя

Выбор типа питателя определяется крупностью материала, производительностью и требуемой степенью равномерности питания. Для материала крупностью от 25 до 1500 мм чаще всего применяются пластинчатые питатели.

а) Производительность пластинчатого питателя определяется по формуле

Q =3600∙B∙h∙д∙ш∙V              (20)

где Q - производительность питателя, т/ч

В - ширина полотна ленты, В = 3Dmax, мм- высота слоя руды при выходе из бункера, ориентировочно принимается равной размеру наибольшего куска, м.

д - насыпной вес руды, т /м³

Ш - поправочный коэффициент равный 0,6 - 0,65скорость движения полотна, м/с

Q = 3600∙1,2∙0,4∙1,65∙0,6∙0,04

Q = 684 т/ч

.2 Приёмные бункера

Вместимость приемного бункера зависит от организации доставки полезного ископаемого на обогатительную фабрику, организации работы дробильного цеха и от наибольшего размера кусков в исходной руде.

V_бунк. = Q_исх.∙8ч ;

Q_исх. - производительность, т/ч_бунк. = 120∙8 = 960 т.

.3 Грузоподъёмное оборудование

Ремонтно-монтажные подъёмно-транспортные устройства устанавливаются над машинами, имеющими сменные части массой более 50 кг. Тип Грузоподъёмного устройства выбирается в зависимости от числа и расположения обслуживаемых машин, принятого способа ремонта и требуемой грузоподъёмности.

Чтобы не увеличивать грузоподъёмность мостовых кранов, рекомендуется для всех типов дробилок применять сменно-узловой способ ремонтных работ. Грузоподъёмность кранов для щековых дробилок выбирают по весу подвижной щеки.

Рекомендуемая грузоподъёмность кранов - 32 т. (По таблице 33 [2] )

5. Техника безопасности в цехе дробления

Существуют общие и специальные требования техники безопасности. Общие требования должны соблюдаться на всех предприятиях, во всех цехах. Специальные требования дополняют общие правила, т.е. они учитывают особенности технологии данных цеха и машин.

Безопасность и удобство обслуживания и ремонта оборудования обеспечиваются устройством ограждений вокруг движущихся частей и площадок обслуживания, достаточных по размерам для работы эксплуатационного и ремонтного персонала, размещения на них запасных частей и снятых при ремонтах деталей. Все площадки на высоте более 0,3 м над полом должны иметь прочные перила высотой не менее 1 м.