Переработка строительных горных пород

При разработке месторождений строительных горных пород выбор схем экскавации, параметров буровзрывных работ, способ вскрытия и система разработки в значительной степени зависят от технических требований к исходному сырью (рудной массе), поступающей из карьера на дробильно-сортировочный комплекс (ДСК). Производственные мощ- ности карьера и ДСК должны быть взаимоувязаны таким образом, чтобы потребность ДСК в исходном сырье полностью соответствовала объему горной массы, поступающей из карьера, с учетом потерь и отходов при дроблении и грохочении, а максимальный раз- мер кусков горной массы соответствовал размеру приемного отверстия дробилки I стадии [1–2].
Производственная мощность ДСК, режим работы, размер максимального куска в ис- ходной горной массе, номенклатура выпускаемой продукции определяются заданием на проектирование. Выбор технологической схемы дробления осуществляется в зависимости от номенклатуры выпускаемой продукции (щебень по фракциям).
Все рассматриваемые технологические схемы предусматривают трехстадиальное дробление с замкнутым циклом в III стадии.
Узел I стадии дробления включает грохочение на колосниковом грохоте, выделение первичного отсева крупностью 0–20 мм и дробление в щековой дробилке.
Узел II стадии дробления включает дробление в конусной дробилке. Перед III стади- ей дробления осуществляется грохочение с выделением песка из отсевов дробления круп- ностью 0–5 мм, товарного щебня фракции 5–20 мм (по схеме 1) и промежуточных продук- тов, поступающих на дробление III стадии.
Дробление III стадии осуществляется в конусной дробилке в замкнутом цикле. Кон- трольное грохочение совмещено с товарным.
При расчете качественно-количественной схемы применяют следующие условные обозначения:
γi – выход продукта;
ξi(n–m) – содержание фракции крупностью n–m в i-м продукте;
γi(n–m) – выход фракции крупностью n–m в i-м продукте;
Qi – объем продукта (производительность), т/час;
Qi(n–m) – объем фракции крупностью n–m в i-м продукте, т/час. Все продукты по схеме нумеруются.
При расчете качественно-количественной схемы весь поток исходного материала,
проходящий через последовательную цепь дробильного и сортировочного оборудования от исходной горной породы до готовой продукции, рассматривается как совокупность отдельных потоков по крупности. Интервалы крупности этих потоков выбирают в зависимости от крупности классов готовой продукции и параметров применяемого оборудования (размеров отверстий сит грохотов, размеров приемных отверстий и выпускных щелей дробилок).
Таким образом, при расчете схемы необходимо определить выходы γ и объемы Q продуктов, поступающих в операции и выходящих из них. Для каждого продукта по схеме необходимо рассчитать фракционный состав (выход классов крупности в данном продук- те) и их объемы.
При расчете схемы дробления необходимо учитывать тот факт, что производительность дробления I стадии нестабильна во времени. Для эффективного дробления необходимо, чтобы дробилки последующих стадий были загружены полностью. На практике это обеспечивается за счет штабелей и бункеров. При проектировании цепь дробления должна быть рассчитана так, чтобы коэффициент загрузки дробилки последней стадии соответствовал 100 %. Это можно обеспечить, если дробилка II стадии будет загружена на 80– 90 %, а I – на 75–80 % [3–4].
Общие правила выбора дробильного оборудования заключаются в следующем:
дробилки в резных стадиях дробления должны быть изготовлены одной фирмой;
дробилки, устанавливаемые в последовательных стадиях дробления, должны быть увязаны между собой по производительности и размеру максимального куска в питании дробилки и продуктах дробления. Максимальный размер куска в разгрузке предыдущей дробилки не должен превышать допустимую крупность куска в питании дробилки после- дующей стадии.
Типоразмеры дробилок выбирают по размеру максимального куска, поступающего на дробление. Размер максимального куска в питании дробилки I стадии определяется за- данием на проектирование, максимальная крупность продукта, поступающего в дробилки последующих стадий, определяется по типовым характеристикам крупности дробленых продуктов для дробилок выбранного типоразмера с учетом выбранного значения разгрузочной щели.

 
2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СХЕМЫ ДРОБЛЕНИЯ

2.1 Определение часовой производительности дробильно-сортировочного комплекса

Q_ДСК=Q_год/Т=120000/(12*365)=27,4 т/час

где Qгод – годовая производительность, тыс. т/год; Т, час – количество часов работы дро- бильно-сортировочного завода в год, рассчитывается на основании задания на проектиро- вание.

2.2 Расчет узла I стадии дробления

Узел I стадии дробления включает следующие технологические операции: грохочение I, грохочение II, дробление I.
Расчет операции грохочения I. В операцию грохочения I поступает исходная горная масса. Выход исходной массы γ1 = 100 %. Объем исходной горной массы Q1 = Qдск.
Выход фракций крупности γ(n–m) в исходной горной массе определяется по табл. 1 для заданного типа горной породы и заданного максимального куска, поступающего из карьера.
В пояснительной записке в табличной форме необходимо привести данные по гра- нулометрическому составу исходной горной массы с учетом максимального размера куска и генетического типа породы (в соответствии с заданием на проектирование).
Объемы фракций крупности в исходной горной массе определяются по формуле
Q_(n-m)=Q_ДСК*γ_(n-m), т/час

где γ(n–m) – выход фракции крупности (т/час).
В результате грохочения I получаются два продукта – подрешетный 2, крупностью 0–100 мм, и надрешетный 3, крупностью более 100 мм.
Выход подрешетного продукта γ2 определяется по данным табл. 1.
Принимаем для куска с максимальным размером 1000 мм принимаем γ2 = 12%
Объем подрешетного продукта рассчитывается по формуле
Q2 = γ2 Q1 = 0,12*27,4 = 3,3 т/час
Выход и объем надрешетного продукта рассчитываются по уравнению баланса: γ3 = γ1 – γ2 = 100-12 = 88%




Рис. 1. Схема дробления 1


Q3 = Q1 – Q2 = 27,4-3,3 = 24,1 т/час
Проверка:
γ1 = γ2 + γ3 = 12+88= 100 %.
Расчет операции грохочения II. В операцию грохочения II поступает подрешетный продукт грохочения I, выход которого равен γ2, объем – Q2.
Выходят продукты: подрешетный 4 и надрешетный 5.
Выход подрешетного продукта γ4 определяется по данным гранулометрического состава исходной горной породы (табл. 1) (принимаем равным 5%).
Объем подрешетного продукта рассчитывается по формуле
Q4 = γ4 Q1 = 0,05*27,4 = 1,4 т/час
Выход надрешетного продукта γ5 и его объем Q5 рассчитываются по уравнению баланса:
γ5 = γ2 – γ4 = 12 -5 = 7%
Q5 = Q2 – Q4 = 3,3-1,4 = 1,9 т/час.
Полученные результаты заносят в табл. 4.
Расчет операции дробления I стадии. В первой стадии дробления устанавливается одна щековая дробилка.
Дробилка должна обеспечить прием и свободное прохождение максимального куска в исходной горной массе. Для этого ширина загрузочного отверстия должна на 15–25 % превышать максимальный размер куска.
Таким образом, необходимый размер ширины загрузочного отверстия дробилки:

В=D_max/(0,80…0,85)= 1000/0,825=1212 мм

где В – размер загрузочного отверстия дробилки; Dmax – максимальный размер куска в питании дробилки (исходной горной массе).
По ПРИЛОЖЕНИЮ 1 (табл. П.1 и П.3) для сравнения выбирают все типоразмеры щековой дробилки с размерами загрузочного отверстия, равными или превышающими рассчитанное значение ширины загрузочного отверстия. Паспортная производительность дробилки должна обеспечить переработку горной массы в количестве Q3. При этом коэф- фициент загрузки дробилки kзагр (отношение фактической производительности к паспорт- ной) не должен превышать 0,75–0,8.
Щековые дробилки JAWMASTER фирмы SANDVIK
Выбираем для сравнения дробилки 1211HD, 1312HD, 1511HD , 1513HD
По ширине разгрузочной щели нашим требованиям не удовлетворяет ни одна дробилка

Щековые дробилки Nordberg серии С фирмы Metso Minerals
Выбираем для сравнения дробилки С125, С140, С145, С160, С200

По ширине разгрузочной щели нашим требованиям удовлетворяет дробилка С200.
Размер загрузочного пространства 2000х1500 мм;
Мощность электрическая – 400кВт;
Скорость – 200 об/мин;
Длина неподвижной щеки – 3000 мм;
Суммарная масса (без кронштейнов опор) – 118400кг

Определение размера максимального куска в дробленом продукте. Максимальный размер куска в дробленом продукте определяется графически по типовой кривой крупности щековых дробилок для выбранного размера разгрузочной щели.
Размер разгрузочной щели (bразгр) определен как 2000х1500 мм. Размер максимального куска в дробленом продукте (dmax) определяется по условию и равен 1000 мм.
Расчет фракционного состава дробленого продукта I стадии. В дробилку поступает надрешетный продукт грохочения I, выход которого γ3, объем Q3.
Из дробилки выходит продукт 6.
Выход и объем продукта 6: