Попова Г.Ю. Основы отраслевых технологий - файл n1.doc

Попова Г.Ю. Основы отраслевых технологий
скачать (10591.5 kb.)
Доступные файлы (1):

n1.doc

10592kb.

06.11.2012 16:54

скачать

---

Смотрите также:
• Вишневская Н.Т., Куликов О.В. Формирование заработной платы в России: роль отраслевых тарифных соглашений (Документ)
• Савочкин В.С. Технология строительных процессов, возведения сетей и сооружений (Документ)
• Бирюков В.Н., Попов В.П., Семенцов В.И. Сборник задач по теории цепей (Документ)
• Попова Ф.Х. Культуротворческие технологии (Документ)
• Признаки переутомления, перетренерованности и перенапряжения. Признаки их предупреждения (Документ)
• Дипломная работа - Сравнительно-правовой подход в общетеоретических, исторических и отраслевых правовых исследованиях: проблемы и возможности применения (Дипломная работа)
• Презентация - Экономические основы и система технологий производства твердого сыра (Реферат)
• Контрольная работа Информационные технологии (Лабораторная работа)
• Попова Т.И., Королева Ю.В. Сборник задач по аналитической химии. Часть 1 (Документ)
• Болотова В.А., Попова Г.В. Контент-аналіз як метод вивчення документів (Документ)
• Душкин С.С., Благодарная Г.И. Разработка научных основ ресурсосберегающих технологий подготовки экологически чистой питьевой воды (Документ)
• Попова Н.А.,Дюрнбраун Н.С. Строительные материалы. Серия Строительная индустрия. Том IV. Часть 1 (Документ)

n1.doc

Задачей курса «Основы отраслевых технологий промышленности» состоит в изучении и выборе оптимальных видов технологических процессов, сырья, энергии, топлива, в определении эффективных направлений научно-технического прогресса в промышленности. Необходимо, чтобы студенты-экономисты должны уметь анализировать имеющуюся технологию и уяснить необходимость внедрения новой техники и технологии в народное хозяйство.

Главными определяющими стимулами развития технологии являются экономические, производственные потребности общества. Экономические отношения накладывают отпечаток на развитие техники.

Технология – это способ производства, включающий в себя ряд методов и приемов использования машин, оборудования и других технологических средств для обработки сырья, материалов и полуфабрикатов при получении готовой продукции.

Технология – это наука о способах переработки или переработки сырья, материалов полуфабрикатов или изделий, осуществляемых в различных отраслях промышленности, строительства и т.п.

Техника – это искусственные целесообразно созданные материальные средства, применяемые человеком в производственной и непроизводственной деятельности для облегчения и ускорения трудовых процессов.

Техника – общее количество средств человеческой деятельности, создаваемых для осуществления производственных процессов и обслуживания непроизводственной сферы. Сюда относят сумму всех машин и механизмов, систем управления. Добычи. Хранения. Переработки вещества. Энергии и информации, создаваемых для производства и обслуживания нематериальных потребностей общества.

В Забайкальском крае наибольшее развитие получили такие отрасли промышленности как горная, машиностроительная, строительная.
Тема 1. Понятие сырья, классификация, способы добычи и обогащение
1.1. Классификация сырья
Сырье – это материалы естественного или искусственного происхождения, использующиеся в процессе производства для получения полуфабрикатов или готовой продукции.

По агрегатному состоянию сырье подразделяется на твердое, жидкое, газообразное.

По происхождению сырье подразделяется на растительное, животное и минеральное.

Растительное и животное сырье перерабатываются или в продукты питания или в продукты промышленного или бытового назначения. Источником растительного и животного сырья является ресурсы естественной среды обитания: земельные, лесные и водные. Растительное и животное сырье имеет большое значение для многих отраслей народного хозяйства. Особенностью многих видов животного и растительного сырья является сезонность добычи, связанная с вегетационным периодом.

Замена пищевого сырья не пищевым является очень важной задачей. Так, например при производстве этилового спирта замена зерна и картофеля нефтехимическими сырьем.

Минеральное сырье является важнейшим. Оно подразделяется на рудное, нерудное и горючее. Минеральное сырье называется полезными ископаемыми.

Среди полезных ископаемых выделяют три основные группы:

1) металлические полезные ископаемые — сырье для производства металлов, являющихся основой машинострое­ния, различных видов транспорта, электротехнической и оборон­ной промышленности;

2) неметаллические полезные ископаемые, служащие сырьем для получения неметалличе­ских элементов и их соединений (кислот, солей), а также для производства минеральных удобрений, строительных, керамиче­ских, дорожных и других материалов;

3) горючие полез­ные ископаемые, которые в естественном или переработан­ном виде используются как топливо, либо в качестве химического сырья (уголь, нефть).

Полезные ископаемые имеют огромное значение в экономике каждой индустриально развитой страны. Масштаб добычи и пере­работки полезных ископаемых может в известной степени служить мерилом материальной культуры страны, ее богатства, эко­номического развития и независимости.

Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы в том или ином виде не применялись полезные ископаемые. Они служат основой развития тяжелой промышленности. Развитие сельского хозяйства также тесно связано с полезными иско­паемыми. Они широко используются и в производстве товаров народного потребления.

Мировая добыча полезных ископаемых огромна. В год с каж­дого квадратного километра суши добывают в среднем более 13 т минерального сырья, а на каждого человека приходится около 1 г в год.
1.2. Способы добычи полезных ископаемых
Месторождения полезных ископаемых могут располагаться в различных экономико-географических и климатических зонах. Глубина залегания рудных тел изменяется в больших пределах. Иногда руды залегают около поверхности, в большинстве случаев находятся на глубине 100-500 м, а ряд месторождений может залегать на глубине до 1000 м и более ( например месторождения медно-цинковых руд).

В горной промышленности, обеспечивающей рудным сырьем различают три способа добычи полезных ископаемых:

- открытый карьерный;

- подземный шахтный;

- комбинированный.

Открытый способ применяется в том случае, если полезное ископаемое располагается не далеко от земной поверхности. Сначала снимается верхний плодородный слой почвы, в затем снимается слой пустой породы, не содержащей ценного компонента. Эти операции называются вскрышными работами; после их проведения производится непосредственная выемка полезного ископаемого. Для разупрочнения горной массы (ее разрыхления с целью облегчения добычи) могут использовать буровзрывные работы. Открытый способ имеет ряд существенных преимуществ и является наиболее рентабельным способом разработки: лучшие санитарно-гигиенические условия труда, возможность применения высокопроизводительного горно-транспортного оборудования и, как следствие этого, - возможность достижения высоких технико-экономических показателей. При открытом способе производительность труда рабочих в 4-5 раз выше, чем при подземной разработке, а себестоимость добытой руды в 2-3 раза ниже. Потери полезного ископаемого при открытом способе обычно не превышают 3-5% вместо 10-15% при подземной разработке. Капитальные затраты на строительство всего комплекса зданий и сооружений для подземной разработки в 1,5-2 раза выше, скорости строительства в 2-3 раза длительнее, чем при открытом способе. Поэтому, если в регионе несколько месторождений одного полезного ископаемого, разработку начинают с того, которое залегает недалеко. Открытый карьерный способ добычи не требует сооружения каких-либо коммуникаций, за исключением подъездных путей для автотранспорта (не требуется тепло-, энергоснабжение, водоснабжение и водоотведение и др.).

Глубоко залегающие полезные ископаемые добывают подземным способом в шахтах. Шахта является сложным инженерным сооружением, со множеством систем коммуникаций, например: обеспечение вентиляционных коммуникаций, откачкой грунтовых вод.

Комбинированную добычу применяют, как правило, при наклонном расположении рудного тела, когда разработку первоначально ведут открытым способом, а затем переводят на подземный (шахтный) метод. При большой протяженности рудного тела по падению возможно одновременное использование карьерного и шахтного способов.
1.3. Обогащение полезных ископаемых
Только незначительная часть добываемых полезных ископае­мых пригодна для непосредственной переработки. Большая же часть их в природном состоянии использована быть не может, поэтому предварительно руды подвергаются обогащению. Обогащение полезных ископаемых осуществляется в специальных сооружениях – обогатительных фабриках.

Преимущества, достигаемые в результате обогащения полез­ных ископаемых, предшествующего их технологической перера­ботке, в основном сводятся к следующему:

1) обогащение бедных руд расширяет ресурсы полезных ископаемых, т. е. увеличивает промышленные запасы минерального сырья в стране;

2) обога­щение сложных многокомпонентных руд позволяет более полно использовать заключенные в них полезные минералы;

3) вообще обогащение повышает техническую и экономическую эффектив­ность переработки полезных ископаемых и улучшает качество го­товых продуктов;

4) удаление примесей при обогащении умень­шает транспортные расходы при перевозке полезного ископаемо­го;

5) возможность удаления пустой породы при обогащении поз­воляет применить валовую добычу полезного ископаемого наиболее дешевыми и производительными способами по сравнению с выборочными системами разработки месторождения.

Совокупность операций, которым подвергаются руда и продукты обогащения, и последовательность их проведения называется технологической схемой обогащения. При обогащении полезных ископаемых составляются качественно-количественная, водно-шламовая схемы, схема цепи аппаратов.

Схема, содержащая данные о качественных характеристиках руды и продуктов обогащения, называется качественной схемой. Если в схемах указывают количество руды и продуктов, получаемых в отдельных операцияхз, то ее называют количественной. Обычно качественную и количественную схемы совмещают в качественно-количественную схемы. В водно-шламовой схеме указывается Схема в которой, указаны аппараты в которых выполняется та или иная операция, называют схемой аппаратов.

Схема цепи аппаратов изображается в виде сети разветвляю­щихся и соединяющихся линий, в узловых точках которых изо­бражены все аппараты, основные и вспомогательные. Аппараты на этих схемах даются при по­мощи условных обозначений, напоминающих их внешний вид.

На водно-шламовых схемах количества воды в отдельных операциях обозначаются в тоннах или в кубических метрах в еди­ницу времени, а также в виде отношения количества твердого материала к жидкому (Т:Ж) или содержанием влаги в процен­тах.

На обогатительных фабриках полезные ископаемые подвергаются последовательным процессам переработки, которые по назначению в технологическом цикле разделяются на подготовительные, основные и вспомогательные.

К подготовительным процессам относят дробление, дезинтеграцию, измельчение, грохочение и классификацию, т.е. те в результате которых достигается раскрытие минералов с образованием механической смеси частиц различного минерального состава, пригодной для их последующего разделения в процессе обогащения, а также операции усреднения полезных ископаемых, которые могут проводится на рудниках, карьерах, в шахтах и на обогатительных фабриках.

К основным процессам относят флотацию, магнитную и электрическую сепарацию, обогащение на концентрационных столах, шлюзах, винтовых сепараторах, отсадочных машинах и др., т.е. физические и физико-химические процессы разделения минералов, при которых полезные минералы выделяются в концентраты, а пустая порода – в хвосты.

К вспомогательным процессам относят обезвоживание т.е. удаление влаги из продуктов обогащения, очистку сточных вод для повторного их использования или сброса в водоемы общего пользования и пылеулавливание т.е. процесс очистки воздуха перед выбросом его в атмосферу.

В результате обогащения полезного ископаемого получается несколько продуктов: концентраты, промежуточные продукты и хвосты.

Концентратом называют продукт обогащения с повышенным по сравнению с исходной рудой содержанием полезных компонентов (минералов, металлов или элементов). При обогащении многокомпонентных полезных ископаемых обычно получают два или несколько концентратов. В этом случае концентрат называется по основному компоненту (минералу, металлу или элементу); например, свинцовый, баритовый или серный концентраты.

Хвостами называют отходы обогащения, содержащие преимущественно минералы пустой породы и незначительное количество полезных компонентов.

В процессе обогащения не всегда удается сразу получить готовый концентрат и отвальные хвосты. Иногда получают в первой (основной) операции готовый концентрат, но оставшийся материал содержит еще много полезных минералов. В таких случаях его подвергают повторному обогащению один или несколько раз, в результате чего по­лучают отвальные хвосты и продукт, обогащенный полезным компонентом. Такие операции, служащие для доизвлечения полезных компонентов из хвостов, называются контрольными, а полученные в результате этих операций обогащенные продукты, более бедные, чем основной концентрат, называются промежуточными продуктами (сокращенно – промпродуктами). Обычно промежуточные продукты подвергают дополнительной обработке, чтобы довести содержание в них полезного минерала до необходимого.

Иногда, наоборот, в основной операции получают отвальные хвосты и бедные концентраты, которые нельзя отправить потребителю. В этих случаях повторному обогащению (один или несколько раз) подвергают концентрат, в результате чего получают готовый концентрат и сравнительно бедный промпродукт. Такие операции, служащие для повышения качества концентратов, называются перечистными.

В зависимости от порядка одноименных операций им присваивают номера – первая основная операция, вторая основная, первая перечистная, вторая перечистная и т.д.

Результаты обогащения полезного ископаемого нельзя оценить при помощи какого-нибудь одного показателя. Для этой цели пользуются несколькими показателями, характеризующими технологический процесс в целом. К основным показателям относятся:

• 
  содержание компонента в исходном сырье и продуктах обогащения;
  
• 
  выходы продуктов обогащения;
  
• 
  извлечение компонентов в продукты обогащения;
  
• 
  степень концентрации полезного компонента и степень сокращения, достигаемые при обогащении;
  
• 
  эффективность обогащения.
  

Содержанием компонента называется отношение массы компонента к массе продукта, в котором оно находится (в пересчете на сухое вещество). Содержание компонентов обычно определяется химическими анализами и выражается в процентах (%), долях единицы или граммах на тонны (г/т) (для благородных металлов). Содержание компонентов принято обозначать буквами греческого алфавита:

 (альфа) – содержание компонента в исходной руде;

 (бета) – содержание компонента в концентрате или продуктах обогащения;

 (тэта) – содержание компонента в хвостах.

Выходом продукта обогащения называется отношение массы полученного продукта к массе переработанного исходного сырья. Он выражается в процентах или долях единицы и обозначается греческой буквой  (гамма). Суммарный выход всех продуктов обогащения соответствует выходу исходной руды, принимаемому за 100 %. Если в процессе обогащения получают два продукта: концентрат с выходом _к и хвосты с выходом _хв, то можно записать уравнение баланса продуктов обогащения по выходам:
100 = _к + _хв,
Суммарная масса ценного компонента в продуктах обогащения должна соответствовать массе его в исходном сырье. Это условие называется балансом ценного компонента:
100 = _к + _хв.
Извлечением компонента в продукт обогащения называется отношение массы компонента в продукте к массе того же компонента в исходном полезном ископаемом. Извлечение обычно выражается в процентах или долях единицы и обозначается буквой  (эпсилон). Извлечение полезного компонента в концентрат характеризует полноту его перехода в этот продукт в процессе обогащения.

Извлечение полезного компонента в продукты обогащения определяется по формуле
;
Степенью концентрации или степенью обогащения называется отношение содержания полезного компонента в концентрате к содержанию его в исходном сырье. Степень концентрации (или степень обогащения) показывает, во сколько раз увеличилось содержание полезного компонента в концентрате по сравнению с содержанием его в исходном сырье. Степень концентрации обозначается буквой K. Чем выше степень концентрации и извлечение, тем выше эффективность процесса обогащения.

Степень концентрации (степень обогащения) определяется по формуле:
K =   .
Подготовительные процессы обогащения имеют целью подготовить руду к обогащению. Подготовка включает операции уменьшения кусков руды – дробление и измельчение и связанные с ними классификацию руды на грохотах, в классификаторах и гидроциклонах. Конечная крупность измельчения определяется крупностью вкрапленности минералов. Из всех процессов, применяемых на обогатительных фабриках, наиболее энергоемкие и требующие значительных материальных затрат подготовительные процессы (дробление, измельчение, дезинтеграция, грохочение, классификация). На их долю, например при переработке полиметаллических руд приходится около половины общего расхода электроэнергии и общих затрат на переработку, а на железорудных обогатительных фабриках эти затраты еще выше и достигают 60 %. В свою очередь на основные процессы приходится всего около трети общих затрат.

Дроблением называют процесс уменьшения кусков сырья под действием внешних механических сил. При этом продукт получается преимущественно крупностью более 5 мм.

Измельчение практически не отличается от дробления, значит измельчение – это процесс доведения минерального сырья до необходимой крупности (от 5 мм и меньше). Разрушение происходит преимущественно по ослабленным сечениям, имеющим трещиноватости или другие дефекты структуры.

Степень дробления (измельчения) представляет собой отношение диаметра кусков исходного материала (D) к диаметру кусков продукта дробления (измельчения) (d):
i= D/d
Дробление и измельчение руды обычно ведут в несколько стадий с использованием дробилок и мельниц различных типов. Степень дробления, достигаемая в каждой отдельной стадии, называется частной, во всех стадиях – общей. Общая степень дробления определяется:
i=i₁ i₂i₃

Характеристика стадий дробления и измельчения приведена в таблице:

Стадия	Размер кусков, мм		i	Применяемые (основные агрегаты)
	питание	продукт
Крупное дробление	300-1500	100-300	3-6	Щековые, конусные и ударные
Среднее дробление	100-300	10-50	3-8	Конусные дробилки
Мелкое дробление	10-50	3-10	3-8	Конусные и валковые дробилки
Измельчение	0,3-10	0,05 (и мельче)-2,0	20-100	Мельницы

Приведенные предельные значения кусков исходного и дроб­леного материала для каждой стадии, так же как и число стадий, являются условными. Например, тонкое измельчение в свою оче­редь может производиться в две или несколько стадий.

При дроблении и измельчении куски полезного ископаемого разделяются на части меньшего размера. В зависимости от того, каким образом преодолеваются силы сцепления между частица­ми полезного ископаемого, различают способы дробления, на­глядно показанные на рис. .



Рис. . Способы дробления:

а—раздавливание; б—раскалывание; в—удар; г—сжатие
В машинах, применяемых для этой цели, разрушение полезного ископаемого обычно производится одновременно несколькими способами.

Выбор способа дробления зависит от физических свойств по­лезного ископаемого и крупности материала. Для очень твердых материалов наиболее рационально дробление ударом или раздавливанием, для вязких — раздавливанием или ударом в соединении с истиранием. Хрупкие материалы дробят способом раскалы­вания. Что касается влияния размера исходных кусков, то для крупного дробления чаше всего применяют раздавливание и рас­калывание, тонкое же измельчение осуществляется главным об­разом ударом и истиранием. Наиболее простым и дешевым спо­собом дробления является раздавливание, а наиболее дорогим — истирание, так как оно связано с большим расходом энергии и материалов.

В зависимости от свойств полезного ископаемого и способа его дальнейшей переработки дробление и измельчение производят сухим или мокрым способом.

По технологическому назначению все машины, применяемые для разрушения минерального сырья и других материалов, разделя­ются на две основные группы: дробилки и мельницы. Они мо­гут работать в открытом цикле, при котором материал проходит через дробилку или мельницу один раз или в замкнутом цикле с грохотом или классификатором, надрешетный (крупный) продукт которого непрерывно возвращается в дробилку или мельницу на додробливание (доизмельчение).

Общая классификация дробильно-измельчительного оборудова­ния основана на принципе их действия, т. е. на способе разруше­ния, который определяется видом энергии, непосредственно ис­пользуемой для разрушения материала. Энергия разрушения мо­жет быть результатом механической работы дробящих органов (в дробилках и мельницах), энергии сжатого воздуха, газа, пара или воды (при взрывном дроблении и измельчении).

В зависимости от вида рабочего (дробящего) органа и конст­руктивных особенностей дробилки подразделяют на щековые, ко­нусные, валковые, роторные и др.

Тип дробилки	Схема	Описание конструкции	Разновидности		Применение
Щековые		1 - неподвижная щека, 2 – подвижная щека 3 - эксцентрик, 4- эксцентриковый вал, 5 – механизм изменения ширины выпускной щели, 6 - пружина, 7 – вертикальный шатун, 8 – распорные плиты, 9 - штанга 10 – станина, 11 - ось	А – с простым качанием щеки Б – со сложным качаем щеки.		Для крупного и среднего дробления.
конусные	В — ширина приемного отверстия; bo, b — соответственно минимальная и максималь­ная ширина разгрузочного отверстия	1 – станина, 2 - неподвижный конус, 3 - дробящий конус, 4 – траверс, 5 – вал, 6 – эксцентриковый стакан, 7 - конические шестерни, 8 - центральный вертикальный подшипник	Конусные дробилки крупного, среднего, мелкого дробления		применяются для крупного, среднего и мелкого дробления
валковые		1, 5 – валки, 2 - неподвижный подшипник, 3 - руда 4 - подвижный подшипник, 6 – упругая связь, 7 – рама.	одновалковые— для дробления агломерата и угля; двухвалковые (с гладкими и рифлеными валками) —для дробления горных пород и руд; двух­валковые с зубчатыми валками—для дробления угля и мягких пород; четырехвалковые с гладкими валками для дробления кок­са и известняка (на аглофабриках).
молотковые		1 – сварной корпус, 2 – ротор, 3 – молотки, 4 - отбойные плиты, 5 - решетка		Молотковые и роторные дробилки применяют для крупного, среднего и мелкого дробления различных полезных ископаемых: хрупких, мягких и средней твердости. Достоинства этих дробилок заключаются в простоте их конструкции, компактности, надежно­сти и относительно высокой степени дробления (10—20 и более). Основным недостатком роторных дробилок является быстрый из­нос молотков, бил и решеток, вследствие чего долговечность дро­билок снижается. Для молотковых дробилок применяют молотки различной массы (от 3 до 180 кг) и формы в зависимости от крупности и твердости дробимого материала. Молотки изготовля­ют из стали с наплавкой твердыми сплавами.
роторные		1 – корпус, 2 – барабан, 4 - неподвижная плита, 6 –подвижная плита, 7 – билы.

Щековые дробилки применяют в основном для крупного и сред­него дробления твердых пород.

Различают дробилки с простым и сложным движением щеки (рис. 1). В дробилках с простым движением щеки (рис. 1, а) подвижная щека 2 подвешена на оси 11 и получает движение от эксцентрикового вала 4, на эксцентрике которого свободно висит вертикальный шатун 7. В нижнюю часть шатуна с обеих сторон через вкладыши упираются распорные плиты 8, закрепленные противоположными концами — одна в подвижную щеку, вторая в гнездо упора задней стенки станины. Для изменения ширины раз­грузочной щели дробилки упор передвигают и закрепляют вин­том (5—механизм изменения ширины выпускной щели). К по­движной щеке прикреплена штанга 9 с пружиной 6, оттягиваю­щей щеку при обратном ходе. При вращении эксцентрикового ва­ла подвижная щека получает маятниковые качания, приближа­ясь и отдаляясь от неподвижной щеки 1 станины 10.Рис. . Схемы щековых дробилок с простым (а) и сложным (б) движением щеки

В дробилках со сложным движением щеки (рис. 1,б) по­движная щека подвешена непосредственно на эксцентриковом приводном валу, а нижняя ее часть шарнирно соединяется с распорной плитой. Траектории движения точек подвижной щеки представляют собой овалообразные кривые, со значительным верти­кальным перемещением, что обусловливает не только раздавли­вающее, но также истирающее действие щеки.

Наиболее широкое распространение получили щековые дро­билки с простым движением щеки. Их размеры определяются ши­риной и длиной приемного отверстия, а также минимальной и максимальной шириной разгрузочного отверстия.

Конусные дробилки предназначаются для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления.

Дробилка ККД (рис. ) состоит из станины 1 с размещенным на ней неподвижным конусом 2. Внутри неподвижного конуса располагается вал 5, на котором жестко закреплен дробящий ко­нус 3. Верхний конец вала шарнирно подвешен на траверсе 4, а нижний — свободно вставлен в эксцентриковый стакан 6.

Ось О'—О' вала незначительно наклонена к оси симметрии О—О корпуса дробилки (следовательно, и к оси эксцентрикового ста­кана). Таким образом, обеспечивается определенное значение экс­центриситета е.

Эксцентриковый стакан посредством конических шестерен 7 вращается в центральном вертикальном подшипнике 8 корпуса дробилки. При вращении эксцентрикового стакана вокруг своей оси О—О ось вала 5 описывает коническую поверхность, вслед­ствие чего подвижный дробящий корпус совершает внутри непо­движного конуса круговые движения, приближаясь или удаляясь на каждые пол-оборота к той или иной (расположенной напротив) стороне неподвижного конуса. Дробление материала, загружаемо­го в верхнюю часть дробилки, таким образом, происходит в коль­цевом рабочем пространстве между неподвижным и подвижным конусами, путем раздавливания и истирания.

Дробилки КСД и КМД в принципе мало отличаются от дро­билок типа ККД. Их основное конструктивное отличие определя­ется способом установки дробящего конуса.

Валковые дробилки используют принцип раздавливания и рас­калывания материала, находящегося в рабочем пространстве меж­ду движущимися гладкими, рифлеными или зубчатыми цилиндри­ческими поверхностями.

В зависимости от конструктивных особенностей и назначения применяют валковые дробилки следующих типов:

одновалковые— для дробления агломерата и угля; двухвалковые (с гладкими и рифлеными валками) —для дробления горных пород и руд;

двух­валковые с зубчатыми валками—для дробления угля и мягких пород;

четырехвалковые с гладкими валками для дробления кок­са и известняка (на аглофабриках).

Наибольшее распространение получили двухвалковые дробил­ки. Основные рабочие элементы двухвалковой дробилки (рис. ) —два валка 1 и 5, вращающиеся навстречу друг другу, кото­рые установлены на раме 7 в подшипниках: неподвижном 2 и по­движном 4. Последний благодаря упругой связи 6 может переме­щаться в горизонтальном направлении при попадании между вал­ков недробимых предметов. В этом случае ширина разгрузочной щели увеличивается и недробимый предмет или кусок руды 3 проходит вниз. Это предохраняет дробилку от поломок.

В зубчатых дробилках каждый валок состоит из вала и жестко насаженного на него многогранника, к которому болтами крепят­ся сменные зубчатые сегменты (бандажи) в виде отливок из мар­ганцовистой стали.

Молотковые и роторные дробилки с вращающимся ударным ротором подразделяют в основном на два типа: молотковые с шарнирно-подвешенными молотками и роторные с жестко закреп­ленными лопатками (билами).

Молотковая нереверсивная дробилка с решеткой (рис. , а) состоит из сварного корпуса 1 и ротора 2. Для защиты от износа торцовые стенки корпуса защищены футеровочными плитами. Ис­ходный материал попадает на быстро вращающийся ротор со сво­бодно подвешенными молотками 3 и отбрасывается на отбойные плиты 4. Дробление производится ударами молотков по материа­лу и ударами кусков об отбойные 'плиты. Дробленый материал раз­гружается через решетку 5, здесь же на решетке происходит до-драбливание крупных кусков.

В роторной дробилке (рис. ,6) дробление осуществляется жестко установленными на барабане 2 билами 7. Додрабливание осуществляется при ударе материала о неподвижную 4 и подвиж­ную 6 плиты.

Молотковые и роторные дробилки применяют для крупного, среднего и мелкого дробления различных полезных ископаемых: хрупких, мягких и средней твердости. Достоинства этих дробилок заключаются в простоте их конструкции, компактности, надежно­сти и относительно высокой степени дробления (10—20 и более). Основным недостатком роторных дробилок является быстрый из­нос молотков, бил и решеток, вследствие чего долговечность дро­билок снижается. Для молотковых дробилок применяют молотки различной массы (от 3 до 180 кг) и формы в зависимости от крупности и твердости дробимого материала. Молотки изготовля­ют из стали с наплавкой твердыми сплавами.

Мельницы предназначены для уменьшения размеров измельчаемых мате­риалов до конечной крупности, обусловленной последующей техно­логией их использования. При обогащении полезных ископаемых конечная крупность измельченных продуктов определяется вкрапленностью ценных (рудных) минералов и требуемой полно­той их раскрытия.

Измельчение полезных ископаемых и других материалов в большинстве случаев осуществляется в барабанных мельницах: шаровых, стержневых и мельницах самоизмельчения.

Барабанная мельница (рис. ) представляет собой цилиндри­ческий (иногда цилиндроконический) барабан 3, опирающийся пустотелыми цапфами 1 и 5 на подшипники 2 и 4, заполненный до определенного уровня измельчающими телами 6. При вращении барабана подаваемая в барабан руда, вместе с измельчающими телами, поднимается на некоторую высоту, а затем скатывается или падает вниз, подвергаясь измельчению за счет сил ударов и трения в слоях измельчающей среды.




Рис. . Схема барабанной мельницы
Процесс измельчения руды происходит непрерывно при ее дви­жении вдоль барабана от загрузки через пустотелую цапфу 1 до выгрузки из цапфы 5.

Выгрузка продуктов измельчения может осуществляться за счет перепада уровней загрузки и разгрузки, а также за счет вы­носа из мельницы измельченного продукта потоком воды или воз­духа. Барабанные мельницы различают по форме барабана, по виду измельчающих тел, используемому способу измельчения и принципу разгрузки измельченного продукта. В качестве измельчающих тел используют металлические шары, стержни или крупные куски исходной руды; разгрузка мо­жет осуществляться через решетку или свободным сливом за счет выноса водным потоком.

Стержневые мельницы МСЦ применяют в I стадии измельче­ния руды до крупности 1—5 мм. Мелющими телами в них являются стальные стержни, длина которых на 25—50 мм меньше внут­ренней длины барабана мельницы.

Шаровые мельницы с решеткой МШР также применяют глав­ным образом в I стадии измельчения. В мельницах с решеткой в качестве измельчающих тел применяются шары или рудная галя. Измельченный продукт проходит через отверстия решетки, поднимается лифтерами и направляется в разгрузочную цапфу мельни­цы. Мельница работает таким образом, что разность уровней пульпы между загрузочным и разгрузочным концами барабана со­храняется значительной, поэтому скорость движения материала вдоль мельницы сравнительно высокая. Это предопределяет полу­чение продукта сравнительно грубого измельчения (40—60% клас­са — 0,074 мм).

Шаровые мельницы с центральной разгрузкой МШЦ применяют в основном во II и III стадиях измельчения для получения про­дуктов крупностью 80—90% класса —0,074 мм.

Мельницы самоизмельчения. Сущность процесса рудного само­измельчения заключается в том, что содержащиеся в руде круп­ные куски измельчают более мелкие и одновременно измельчают­ся сами.

При самоизмельчении в мельницу можно загружать руду круп­ностью до 500 мм, т.е. исключается необходимость в мелком, сред­нем, а иногда и в крупном дроблении. Кроме того, появляется воз­можность полностью или частично отказаться от использования металлических измельчающих тел и улучшить технологические показатели обогащения вследствие большей избирательности измель­чения и меньшего ошламования материала. Капитальные затраты на сооружение фабрик с мельницами самоизмельчения при боль­ших диаметрах барабана (более 8 м) ниже, чем при сооружении фабрик с обычными схемами дробления и измельчения, но экс­луатационные расходы могут быть выше.

Для первичного мокрого самоизмельчения применяют мельни­цы «Каскад» (D/L=23), рудно-галечные (D/L=1,52), для су­хого самоизмельчения применяют мельницы «Аэрофол» (D/L= 34).

При работе мельниц применяется следующие режимы работы:

- каскадный (а) – с перекатыванием измельчающих тел без полета; Измельчение происходит в результате раздавливающего и истирающего действия мелящих тел. - водопадный (в)– с преимущественным полетом измельчающих тел. Измельчение происходит за счет применения удара падающих тел и частично за счет истирания и раздавливания. - смешанный (б) - частично с перекатыванием измельчающих тел и частично с их полетом.

Циклы измельчения

Измельчение полезных ископаемых в мельницах может производиться в откры­тых, замкнутых или полузамкнутых цик­лах при одно- или многостадиальных схе­мах измельчения. При открытом цикле измельченный продукт направляется на обогащение или в следующую стадию измельчения.

При замкнутых или полузамкнутых циклах измельченный продукт (весь или некоторая его часть) направляется в классификатор, пески которого возвра­щаются в мельницу для доизмельчения, а слив направляется на дальнейшую пе­реработку. Схема работы мельницы 1 в замкну­том цикле с классификатором 2 показа­на на рис. .



Рис. . Схема работы мель­ницы в замкнутом цикле с классификатором
При установившемся режиме работы мельницы объем возвра­щаемых песков, называемых циркулирующей нагрузкой, стабили­зируется.

Циркулирующая нагрузка представляет собой отношение мас­сы песков, возвращаемых в мельницу, к массе исходной руды, по­ступающей в мельницу. рассчитывается циркулирующая нагруз­ка С (%) по формуле

,

где S — масса песков (циркулирующий продукт) в единицу вре­мени; Q — масса исходной руды, поступающей в мельницу в еди­ницу времени.

Технологическое назначение циркулирующей нагрузки заклю­чается в увеличении скорости прохождения материала через мель­ницу, что способствует повышению эффективности работы измельчающих тел и уменьшению переизмельчения материала. В конеч­ном итоге это вызывает увеличение производительности мельни­цы по готовому классу крупности. Оптимальное значение циркули­рующей нагрузки обычно составляет 200—400%.

В технологических схемах обогащения сортировку твердого материала по крупности производят грохочением или классикацией.

Грохочение – это процесс разделения сыпучих кускового изернистого материала на продукты различной крупности (классы) с помощью просевающих поверхностей с калибровочными отверстиями.

В результате операции грохочения получается верхний (надрешотный) и нижний (подрешетный) продукты.

По технологическому назначению различают четыре вида операции грохочения:

- вспомолгательное грохочение применяется в схемах дробления исходного материала, в том числе предварительное (перед дробилкой) контрольное или поверочное (после дробилки) и совместное (когда обе операции совмещены в одну)

- подготовительное грохочение – для разделения материала на несколько классов крупности, предназначенное для последующей раздельной обработки;

- самостоятельное грохочение – для выделения классов, представляющих собой готовые, отправляемые потребителю продукты. Это операция еще называется сортировка.

- обезвоживающее грохочение -для удаления основной массы воды, содержащейся в руде после промывки или для отделения суспензии от конечных продуктов.

Применяемые на практике аппараты для грохочения подразделяются на неподвижные (колосниковые) и подвижные (качающиеся, вибрационные и др) Основной частью любого грохота является решета или сита.

Неподвижный колосниковый грохот представляют собой набор колосников, расположенных параллельно или с небольшим расширением щели к разгрузочному концу грохота. Колосниковые грохоты устанавливают горизонтально или под углом не более 40-45 градусов, обеспечивающих самостоятельное скатывание материала. Размеры щелей обычно составляют 40-45 мм. Эффективность грохочения на них не превышает 60-70%.

Для повышения эффективности рассева материала просевающей поверхности придают направление движения в результате качания или вибраций. У качающихся грохотов короб с ситами совершает принудительные движение благодаря жесткой кинематической связи между приводом и коробом. Траектория движения сита в этом случае постоянна. Качающиеся грохоты могут иметь один или несколько просеивающих грохотов. В настоящее время качающиеся грохоты применяются редко.

Наибольшее распространение на современных обогатительных фабриках получили вибрационные грохоты с инерционными вибраторами. Эти грохоты отличаются большой частотой колебания сита и незначительной амплитудой. Обычно сита колеблются в направлении перпендикулярном их плоскости, что способствует высокой производительности и эффективности грохочения.

Классификацией называется процесс разделения минеральных частиц, основанный на различной скорости осаждения в водной или воздушной среде. Обычно на обогатительных фабриках классификация осуществляется в водной среде. В отличие от грохочения классификацию применяют для разделения сравнительно мелкого материала с размером не более 3-4 мм. Кроме того классификация может применяться как вспомогательная операция перед гравитационным обогащением.

Продуктами гидравлической классификации является слив, содержащий в виде взвеси в воде мелкую фракцию измельченного материала и пески, представляющие собой осажденные крупные частицы. Все классификаторы можно разделить на две основные разновидности:

А – классификаторы гравитационные (с гравитационным разделением) и ли механические. (спиральные классификаторы)

Б – классификаторы центробежные (с разделением в поле центробежных сил. (гидроциклоны)

Примером механических классификаторов является спиральные классификаторы. Спиральные классификаторы состоят из наклонного корыта 1, в котором помещены один или два вращающихся вала 2 с насажанными на них спиралями.
Гидроциклоны представляют собой металлический корпус имеющий форму цилиндра. Пульпа попадает в аппарат с большой скоростью под давлением тангециально (по касательной) и под действием центробежных сил крупные частицы отбрасываются к стенкам аппарата и выводятся из апапарата. Мелкие частицы вместе с водой внутренним вращающимся потоком выносятся через отверстие в верхней крышке.

Обогащение полезных ископаемых основано на использовании разницы в физических и физико-химических свойствах минералов: крупности, формы, цвета, блеска, удельного веса, коэффициента трения, магнитной проницаемости, электропроводности, смачиваемости и т. д.







Разница в некоторых свойствах минералов может быть усилена искусственно. Так, например, разница в цвете и блеске минералов усиливается после промывки их водой, а также при специальном освещении. Магнитная проницаемость некоторых минералов может быть повышена посредством магнитизирующего обжига. Смачиваемость и электропроводность минералов можно изменить, обрабатывая их специальными реагентами.

Наиболее простым методом обогащения является ручная сортировка по внешнему виду. Однако этот способ дорог, требует много труда и поэтому имеет ограниченное применение. Ручное обогащение используют для отборки пустой породы при добыче многих полезных ископаемых, а также для извлечения полезных компонентов при обогащении асбеста, слюды, угля и других полезных ископаемых.

При обогащении иногда используется разница в крупности полезных минералов и минералов пустой породы. Так, например, в россыпях крупная часть (валуны, галька) не содержит полезных минералов. Отделяя эту часть, достигают значительного повышения содержания ценных компонентов в мелкой фракции. Совместно с промывкой этот метод применяется на практике довольно часто (обогащение россыпей).

Также для разделения полезных минералов и пустой породы может использоваться разница в форме кусков и коэффициентах трения. Так, при движении по неподвижной наклонной плоскости асбестовой руды плоские волокна асбеста медленно скользят, а округлые куски пустой породы быстро скатываются вниз и могут быть собраны отдельно от волокна. Однако обогащение по трению применяется очень редко.

Наибольшее распространение в промышленности имеют гравитационные методы обогащения, основанные на использовании разницы в удельных весах минералов. В качестве среды, в которой производят разделение минералов по удельным весам, могут служить вода, воздух, тяжелые жидкости и тяжелые суспензии (взвеси). К гравитационным процессам относятся:

1. 
   отсадка - разделение на решете под действием вертикальной струи воды или воздуха;
   
2. 
   обогащение в потоке текущей по наклонной плоскости (обогащение на концентрационных столах, где разделение происходит под действием движения стола и потока воды, текущей по наклонной плоскости; концентрация на шлюзах, где разделение минералов происходит вследствие различной скорости движения частиц в потоке воды и улавливающих свойств-покрытий дна шлюза; разделение в винтовых сепараторах)
   
3. 
   обогащение в тяжелых средах, в которых тяжелые минералы тонут, а легкие всплывают на поверхность.
   

Гравитационные методы широко применяются при обогащении железных и марганцевых руд, а также руд цветных и редких металлов, угля и других полезных ископаемых.

Сущность процесса отсадки заключается в разделении смеси зерен полезного ископаемого по плотности в водной или воздуш­ной среде, колеблющейся (пульсирующей) относительно разделяе­мой смеси в вертикальном направлении.

Исходный продукт—смесь минеральных зерен различной плот­ности (рис. ) подается на решето, через отверстия которого про­ходит переменная по направлению и скорости восходящая и нис­ходящая струя воды.


Рис. . Схема расслоения смеси зерен минералов различной плотно­сти в пульсирующем потоке воды: а — в — соответственно начальное, проме­жуточное и конечное состояние системы (1—3 — зерна соответственное легкие, про­межуточной плотности и тяжелые).

Шлюзы применяют для обога­щения полезных ископаемых, ха­рактеризующихся значительным различием в плотностях разде­ляемых минералов, таких напри­мер, как золото- или оловосодержащие пески. В наиболее прос­том исполнении шлюз представ­ляет собой неподвижный, уста­новленный наклонно деревянный желоб прямоугольного сечения.

На дно желоба укладывают трафареты, изготовленные из различ­ных материалов, ступенчатая или шероховатая поверхность кото­рых способствуют удержанию осевших частиц тяжелых минера­лов

Исходный материал на шлюз подают непрерывно до тех пор, пока ячейки трафаретов не заполнятся частицами тяжелых улав­ливаемых минералов или металла. После этого загрузка прекра­щается и производится сполоск шлюза. Сначала подают воду для удаления из верхнего слоя осевшего продукта легких минералов, а затем подачу воды уменьшают, снимают трафареты и тщательно смывают с них накопившийся тяжелый продукт. Этот материал перемещают металлическими или деревянными гребками вверх по дну шлюза для дополнительного удаления легких минералов [пустой породы). Крупные куски породы, щебень и гальку вы­бирают вручную и удаляют в отвал. Оставшийся на дне шлюза концентрат смывают в отдельный приемник и направляют на даль­нейшее обогащение в доводочные аппараты.

Винтовой сепаратор (рис. ) конструктивно выполнен в виде неподвижного винтообразного желоба 1, укрепленного на стой­ке 3. Исходная пульпа подается в верхнюю питающую часть же­лоба и свободно стекает под действием силы тяжести вниз. При этом происходит перераспределение минералов вследствие различ­ных траекторий их движения: тяжелые минералы сосредоточива­ются у внутреннего борта желоба сепаратора, а легкие — у на­ружного. Разгрузка тяжелых фракций осуществляется через от­верстия в днище желоба, оборудованные специальными отсекателями 2, а легких—в конце желоба свободным сливом. Винтовой желоб, являющийся основным рабочим органом сепаратора, со­стоит из ряда полувитков, штампованных из листовой стали или других износостойких металлов, сплавов и пластмасс, скреплен­ных между собой фланцевыми соединениями. Рабочую поверх­ность полувитков зачастую футеруют резиной или другими износо­стойкими материалами. По длине желоба устанавливается несколько отсекателей для отбора концентрата (тяжелая фракция) и промпродуктов.

Качество получаемых продуктов обогащения регулируется со­держанием твердого в исходной пульпе, производительностью се­паратора и расходом смывной воды.

Концентрационный стол представляет собой слабо наклоненную в поперечном направлении качающуюся поверхность — деку с те­кущим по ней тонким слоем воды. Качание деки осуществляется при помощи привода возвратно-поступательного движения. На­правление качаний горизонталь­ное, перпендикулярное к направ­лению движения воды. На рабо­чей поверхности деки установле­ны продольные пластинки (нарифления) различной высоты.

Схема работы концентрацион­ного стола представлена на рис. (пунктирными линиями показаны условные траектории движения частиц различной плот­ности: 1—тяжелой; 2—проме­жуточной; 3—легкой).

Разделение минеральных зе­рен на деке концентрационного стола происходит под действием комплекса механических и гидро­динамических сил. Главными ре­зультирующими силами, опреде­ляющими разрыхленность слоя материала и траекторию переме­щения отдельных частиц, явля­ются силы тяжести, гидродина­мического воздействия потока во­ды и трения о поверхность деки.

Магнитное обогащение основано на использовании разницы в магнитной восприимчивости или магнитной проницаемости. Под действием поля, которое обычно создается электромагнитом или постоянными магнитами, удается выделять некоторые железосодержащие, марганцевые, вольфрамовые и другие минералы, обладающие повышенной магнитной проницаемостью. Чаще всего этот метод применяется при обогащении железных руд, реже - марганцевых, вольфрамово-оловянных и др.

При электростатическом обогащении используется различная электропроводность разделяемых минералов. В электрическом поле различные минералы в зависимости от их электропроводности и величины заряда, который они получают, движутся по разным траекториям и благодаря этому могут быть получены отдельно. Этим методом можно обогащать некоторые металлические и неметаллические ископаемые, но большого промышленного применения он пока не имеет.

Флотация основана на различной смачиваемости минералов. В этом процессе тонкоизмельченные частицы полезного ископаемого поддерживаются во взвешенном состоянии в воде, которая насыщается пузырьками воздуха. Вследствие различной смачиваемости частицы одних минералов прикрепляются к пузырькам воздуха и выносятся ими на поверхность, образуя пену, другие же остаются в воде. Удаляя пену с поверхности ванны, можно добиться отделения одних минералов от других. Флотация широко применяется при обогащении самых разнообразных полезных ископаемых.

Помимо перечисленных, существуют специальные методы обогащения, при которых используется разница в твердости и ковкости минералов, способность минералов растрескиваться при нагревании (декрипитация) и другие свойства.

За последние годы также получили развитие комбинированные процессы, в которых совместно с обогащением применяются металлургические способы и различные виды химической обработки. Такие процессы весьма эффективны при сложных комплексных и бедных рудах, переработка которых другими способами не дает удовлетворительных результатов.

Возможность применения того или иного метода обогащения определяется не только наличием достаточной разницы в используемых свойствах, но также размером включений минералов.

Приведенные методы обогащения применяются как самостоятельные процессы или же в комбинации друг с другом. Чаще всего в качестве самостоятельных процессов применяются флотация, гравитационные и электромагнитные методы обогащения. Из двух методов, дающих равные показатели, выбирают более дешевый. На выбор метода обогащения иногда влияют местные условия, например, наличие или отсутствие воды, источника электроэнергии, климат и т. д.

Вспомогательные процессы – это обезвоживание, пылеулавливание, и очистка сточных вод.

Обезвоживание - удаление влаги из продуктов обогащения. Получаемые на фабриках при обогащении руд продукты представлены, как правило, пульпами. В зависимости от содержания влаги продукты подразделяют на жидкие (40% влаги), мокрые (15-20…40), влажные(5-6…15-20), воздушно-сухие ( несколько %), сухие ( не содержат внешней влаги) и прокаленные (термически удалена химическая связанная вода). Конечная влажность обезвоженного продукта зависит от способа обезвоживания, свойств поверхности минералов, их плотности, крупности частиц и соотношения Ж:Т. Наиболее простым способом удаления влаги является дренирование. Применяется для крупно- и среднезернистых продуктов. Конечная влажность 5-10%. Жидкие пульпы, содержащие мелкие и тонкоизмельченные частицы, обезвоживают сгущением и фильтрацией, с содержанием влаги 40-60% и 10-15% соответственно. Полное удаление влаги достигается сушкой.

Пылеулавливание - процесс очистки воздуха перед выбросом его в атмосферу. Пылеулавливание включает в себя комплекс инженерных и технологических мероприятий и процессов, предназначенных для отвода запыленных газов от источник4ов образования пыли и последующего выделения твердых частиц из газового потока.

Существует три способа очистки воздуха:

- сухой – улавливание частиц под действием силы тяжести, центробежных сил, инерционных сил или фильтрованием.

- мокрое пылеулавливание основано на смачивании частиц пыли водой или другой жидкостью и осаждение ее в виде пульпы.

- электрический – заключается в отрицательной ионизации частиц пыли коронным разрядом постоянного тока высокого напряжения и осаждение их на осадительном электроде.

Очистку сточных вод - это процессы очистки промышленных вод для повторного их использования или сброса в водоемы общего пользования.. В основе часто встречающихся методов очистки сточных вод лежат три принципа:

- механическое отстаивание грубодисперсной взвеси, иногда с добавлением коагулянтов и флокулянтов.

- осаждение примесей в виде труднорастворимых солей;

- окисление до безвредных соединений.

В этой связи существует два способа организации схем очистки сточных вод: путем последовательного выделения отдельных примесей с помощью реагентов и комплексным выделением сразу большинства загрязнений. Первый обеспечивает более высокую очистку сточных вод, но приводит к сложной мноступенчатой схеме. Второй вариант прост и дешев, но для каких-то примесей он может оказаться далеко не лучшим.

---