Справочник по обогащению углей - Благов И.С., Коткин А.М., Зарубин Л.С.

Author: Благов И.С. Коткин А.М. Зарубин Л.С.
Tags: отрасли горной промышленности по виду добываемых минералов, руд, нерудных ископаемых полезные ископаемые горное дело коксование горная промышленность
Year: 1984
Similar
Техника и технология обогащения углей
Исследование углей на обогатимость
Флотационные методы обогащения
Контроль за разработкой газовых и газоконденсатных месторождений
Text
                    
ПО ОБОГАЩЕНИЮ УГЛЕЙ
Под редакцией кандидатов техн, наук
И. С. БЛАГОВА, А.М. КОТКИНА,
д-ра техн, наук Л.С. ЗАРУБИНА
Издание второе, переработанное и дополненное
*-I 	41 » .* III I	I*	*
’ Гос r:apc.7‘3'v л.*;* и::-*'-’ г
Гидр-' «я т . .чнг
Москва ’’Недра” 1984
УДК [622.7:622.33] (035)
Справочник по обогащению углей. Под ред. И. С. Благова, А. М. Коткина,
Л. С. Зарубина. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1984, 614 с.
Приведены физические свойства углей, их классификация. Освещены во-
просы теории, технологии и техники обогащения углей по основным техноло-
гическим процессам. Рассмотрены технологические схемы фабрик для обога-
щения коксующихся и энергетических углей. Описаны методы оценки и кон-
троля технологических операций и качества продуктов обогащения.
Во втором издании (1-е изд. — 1974) отражены значительные изменения,
происшедшие в технологии и технике обогащения за последние годы.
Для специалистов-обогатителей, работающих на предприятиях по обогаще-
нию углей, в научно-исследовательских и проектных организациях.
Табл. 203, ил. 352, список лит. — 45 назв.
Авторы:
3. Ш. Беринберг, И. С> Благов, Af. А. Борц, Ю. Н. Бочков, Ю. М. Го-
ловнин, Г, В. Жовтюк, Л. С. Зарубин, А- М, Коткин, А. Р- Мелявко.
В, М. Назаренко, О. П. Паршин, Ю. М. Рубин, Н. А. Самылин, П. Т. Скляр,
В. А. Филиппов, Г. Г- Фоменко, В. И. Хайдакин, М. Н- Нм польский
2505000060—456
043(01)—84
346—84
© Издательство «Недра», 1984
ПРЕДИСЛОВИЕ
В решениях XXVI съезда КПСС важное место отводится развитию топливно-
энергетического комплекса, в котором существенную роль будет играть твердое
топливо.
Наряду с увеличением добычи нефти и газа, развитием атомной энергетики
предусматривается последовательное наращивание темпов добычи углей.
Угли служат и еще продолжительное время будут служить технологическим
сырьем и топливом для важнейших видов производства, а также одним из основ-
ных источников тепловой и электрической энергии.
В настоящее время около половины добываемых каменных углей исполь-
зуется для производства металлургического кокса, значительная часть добывае-
мых антрацитов — для производства электродной продукции, агломерации
железных руд, производства карбида и других технологических нужд. Примерно
половина добываемого твердого топлива служит для производства электроэнер-
гии. В удовлетворении коммунально-бытовых нужд этому виду топлива отво-
дится также значительное место.
Возможности получения из углей жидкого топлива, ценных химических
продуктов, газа и других продуктов реализуются еще в недостаточной степени.
Усилия инженеров и ученых все больше концентрируются на изыскании
экономичной технологии переработки и комплексного использования углей.
Как показывает отечественная и мировая практика, наиболее рационально угли
могут быть использованы после специальной подготовки, осуществляемой ме-
тодами механического обогащения с последующей рассортировкой.
Обогащение углей в условиях непрерывного роста технического уровня уголь-
ной промышленности и широкой комплексной механизации всех процессов яв-
ляется обязательной стадией в производстве топлива, удовлетворяющего требо-
ваниям народного хозяйства.
Повышенное засорение добываемых углей балластными примесями обусло-
вило необходимость последовательного увеличения объема обогащения путем
строительства новых фабрик, повышения мощности и технического перевоору-
жения действующих предприятий и применения процессов и аппаратов, позво-
ляющих при минимальных потерях получать продукты обогащения заданного
качества.
После выхода в свет первого издания Справочника по обогащению углей
(1974 г.) были введены в эксплуатацию такие крупные углеобогатительные фаб-
рики, как ЦОФ «Восточная» мощностью 6 млн. т в год в Карагандинском уголь-
ном бассейне; ЦОФ «Червоноградская» мощностью 9,6 млн. т в год во Львовско-
Волынском угольном бассейне; ЦОФ «Комсомольская» мощностью 4,5 млн. т
в год, ЦОФ «Ворошиловградская» мощностью 3 млн. т в год, ЦОФ «Обуховская»
мощностью 3 млн. т в год, ЦОФ «Свердловская» мощностью 6,8 млн. т
в год в Донецком бассейне; ЦОФ «Касьяновская» мощностью 4,1 млн. т в год
в Восточной Сибири. Завершается строительства ОФ разреза «Нерюнгринский»
мощностью 9*6 млн. т в год; ЦОФ «Т*аспадская»; ЦОФ «Печорская» и др.
'"'"'Наряду с вводом новых фабрик проводилось техническое перевооружение
и реконструкция действующих, что обусловило повышение на этой основе об-
щего технического уровня и технологической эффективности обогащения углей.
При этом значительное развитие как по объемам обогащения, так и по техниче-
скому совершенству получило обогащение антрацитов и энергетических углей.
Научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими институтами в сод-
ружестве с работниками производства были разработаны и освоены новые, более
прогрессивные схемы и режимы технологических процессов, новое эффективное
оборудование большой единичной мощности для основных и вспомогательных
процессов обогащения, характеризуемое повышенной технологической
тивностью, высокой производственной мощностью, улучшенными эксплуата-
ционными качествами и оснащенное элементами автоматического регулирования.
Значительная часть аппаратов и агрегатов соответствует лучшим мировым об-
разцам.
3
Отечественной промышленностью освоен выпуск высокопроизводитель-
ных отсадочных и флотационных машин, двух- и трехпродуктовых сепараторов
для обогащения крупных углей в минеральных суспензиях, классификационных
и обезвоживающих грохотов, вакуум-фильтров, фильтрующих и осадительных
центрифуг для обезвоживания мелких углей. Эти машины и аппараты, отве-
чающие современным требованиям, являются эффективными средствами улуч-
шения качества продуктов обогащения, сокращения потерь углей с отходами и
увеличения фондоотдачи обогатительных фабрик.
Подготовлена научно-экспериментальная и производственная база для ши-
рокого применения на углеобогатительных фабриках систем автоматического
контроля и регулирования технологических процессов, средств механизации
операций по опробованию и контролю качества продуктов обогащения, ряда
аппаратов и устройств вспомогательного назначения.
Для выбора технологических схем, процессов и оборудования широко при-
меняются математическое моделирование и основанная на нем методика поиска
с помощью ЭВМ оптимальных вариантов обогащения при проектировании, а также
режимов обогащения при эксплуатации действующих фабрик.
Значительные изменения в технологии и технике обогащения углей, проис-
шедшие после выхода в свет первого издания Справочника по обогащению углей,
привели к необходимости второго издания Справочника. Большая часть мате-
риала Справочника обновлена, некоторые разделы и главы написаны заново.
При подготовке материала учтены замечания и пожелания специалистов,
приславших свои отзывы на первое издание Справочника.
По инициативе Технологического управления по обогащению углей Мин-
углепрома СССР, научных работников и специалистов — обогатителей угольной
промышленности был организован авторский коллектив, которым при напи-
сании Справочника были использованы данные исследований, проектные и кон-
структорские разработки ПОТТ, УкрНИИУглеобогащения, КузНИИУглеобо-
гащения, Гипромашуглеобогащения, Гипромашобогащения, Южгипрошахта,
Гипрошахта, Сибгипрошахта, Донецкого политехнического института, Днепро-
петровского горного института и других организаций, а также опыт инженеров
и передовиков производства углеобогатительных предприятий.
В написании настоящего Справочника приняли участие: кандидаты техн,
наук А. М. Коткин (раздел I), И. С. Благов, А. М. Коткин (раздел II),
М. Н. Ямпольский (глава 2 раздела II), Г. В. Жовтюк, 3. Ш. |Беринберг (раз-
дел III), Т. Г. Фоменко (разделы IV и X—-главы 1, 3—6), В. [И. Хай-
дакин, д-р техн, наук Л. С. Зарубин (раздел V), инж. Н. А. Самылин (раз-
дел VI), кандидаты техн, наук И. С. Благов, А. Р. Молявко (раздел VII),
В. М. Назаренко (раздел IX), д-ра техн, наук Ю. Н. Бочков (раздел X,
глава 2), М. А. Борц (раздел XI), В. А. Филиппов, кандидаты техн, наук
Ю. М. Рубин (раздел XII), П. Т. Скляр (раздел XIII, главы 2 и 3), А. М. Кот-
кин (раздел XIII, глава 1), Ю. М. Головнин, О. П. Паршин (раздел VIII).
Раздел I
УГЛИ, ИХ СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ
Глава 1
ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕЙ
Ископаемые угли — это твердые горючие вещества органического проис-
хождения.
Угольное вещество представляет собой сложные высокомолекулярные соеди-
нения, образовавшиеся из продуктов превращения растительных остатков в ре-
зультате процессов полимеризации и конденсации, имевших место на всех ста-
диях углеобразования.
Угли отличаются большим разнообразием свойств, зависящих от состава
исходных растительных остатков, условий их накопления, процессов разложе-
ния и превращения, геологических факторов и др.
Между торфами, бурыми, каменными углями и антрацитами существует
генетическая связь, т. е. они являются последовательными стадиями процесса
преобразования растительного материала. Каждая стадия этого процесса харак-
теризуется увеличением накопления углерода в органической массе или, как
принято это называть, определенной степенью углефикации.
Однако бурые угли не обязательно являются промежуточной стадией про-
цесса углеобразования. В зависимости от условий генезиса они могут быть и
конечным продуктом.
Добытые (рядовые) угли являются многокомпонентной смесью органической
и неорганической частей углей и различных минеральных примесей, попадающих
в рядовые угли из прослойков и вмещающих пород в процессе добычи.
§ 1.	Петрографический состав
Ископаемые угли неоднородны по своему составу и строению. Макроскопи-
чески различаемые составные части углей, имеющие однородный блеск и строе-
ние, в углепетрографии получили название ингредиентов, или макро-
литотипов в международной классификации.
Витрен — один из главнейших ингредиентов углей. Он является носи-
телем основных свойств их и встречается в виде линз, слоев, а иногда целых
пачек угольного пласта. Характерные признаки: сильный блеск, однородность
состава, монолитная стекловатая структура, раковистый или сглаженный из-
лом, трещиноватость поперек напластования. Витрен по сравнению с другими
ингредиентами обычно наименее зольный.
Кларен имеет сильный блеск и неоднородный состав, что придает ему
полосчатую текстуру. В строении прослойков чередуются полосы блестящего
и более тусклого углей. В этом ингредиенте преобладают блестящие составляю-
щие.
Дюрен о-к ларе и образует прослойки до нескольких десятков сан-
тиметров. Для него характерно тонко- и широкослойчатос строение, чередование
блестящих и матовых полос, но с более высоким содержанием матовой состав-
ляющей. В полублестящих углях часто встречаются мелкие прослойки и линзы,
состоящие из глинистых минералов, карбонатов кальция и железа.
Кларен о-д ю р е н характеризуется мелкозернистым строением и лин-
зовидным, линзовидно-слойчатым сложением, иногда переходящим в монолит-
ное. В матовой основной массе расположены редкие блестящие полосы.
Дюрен — твердый уголь с зернистым или неровным изломом и неинтен-
сивным блеском, обычно содержит включения тонкодисперсного минерального
вещества, В пластах углей дюрен иногда образует мощные пачки,
5
Таблица 1.1
Характеристика петрографических составляющих
некоторых каменных углей Донбасса (по Л. Л. Нестеренко)
Угли		Действи- тельная плот- ность, кг/м3	4^, %	0/ /О	cdaf. о/ /0	ndar, %	Спекае- мость по методу ИГИ
Донецкий, марка	Г:					5,50	
рядовой		1	6,15	38,87	80,06		19,7
витрен		1250	1,24	34,09	80,08	5,30	20,8
фюзен		1430	4,97	15,71	89,00	3,15	0
споры (80 %) Донецкий, марка	Ж:	1220	2,20	56,30	82,60	6,90	45,9
рядовой		— 	5,31	34,33	84,28	5,18	17,9
витрен		1220	0,26	32,67	83,27	5,35	19,7
фюзен		1420	3,71	14,51	90,39	3,20	0
споры (57 %) Донецкий, марка	ОС:	1250	1,01	50,43	84,16	5,96	38,4
рядовой		1	8,65	12,38	90,80	4,40	0
витрен		1317	2,19	12,13	90,03	4,14	0
фюзен		1591	10,88	5,52	95,53	2,56	0
Ф ю з е н имеет характерный шелковистый блеск и волокнистое или сажи-
стое сложение. Он наблюдается в виде линз, гнезд, прослойков. Пористый, мяг-
кий и хрупкий фюзен по внешнему виду напоминает древесный уголь и обычно
содержит большое количество минеральных включений.
Характеристика некоторых петрографических составляющих каменных уг-
лей приведена в табл. 1.1.
Микроскопически однородные составные части углей, образовавшиеся в ос-
новном из одинакового исходного материала и претерпевшие дальнейшие изме-
нения в примерно одинаковых условиях, называют микрокомпонен-
тами.
Микрокомпоненты каменных углей по ряду генетических и физических
признаков объединены в группы витринита Vt, семивитринита Sv, фюзинита F,
лейптинита L, альгинита Alg, микстинита М, минеральных примесей Ml.
Основной характеристикой микрокомпонентов являются их отражательная
способность и структура.
Наименьшую отражательную способность имеют микрокомпоненты группы
лейптинита, наибольшую — группы фюзинита. Остальные микрокомпоненты
по отражательной способности занимают промежуточное положение. Поскольку
микрокомпоненты группы витринита однородны и обычно количественно преоб-
ладают над компонентами группы лейптинита, их отражательную способность
принимают за основу при микроскопических исследованиях углей. Таким обра-
зом, отражательная способность определяется по витриниту.
В генетическом отношении микрокомпоненты групп витринита, семивитри-
нита и фюзинита являются остатками растений — углеобразователей, претер-
певших различные изменения под воздействием водной среды, газов атмосферы
и биохимических факторов. Микрокомпоненты группы лейптинита представляют
собой различно измененные споры растений, покровные ткани, смоляные тельца
и другие аналогичные вещества. Микрокомпоненты группы альгинита аналогичны
микрокомпонентам группы лейптинита, но они образовались из материала водо-
рослевых тканей.
Все микрокомпоненты отличаются друг от друга физическими и химиче-
скими свойствами (плотностью, химическим составом, теплотой сгорания, спе-
каемостью, выходом летучих веществ и другими показателями). Так, микроком-
поненты группы витринита характеризуются повышенным выходом летучих ве-
ществ, тогда как микрокомпоненты группы фюзинита — минимальным.
6
У коксующихся углей микрокомпоненты группы витринита хорошо спе-
каются; микстинит и семивитринит слегка размягчаются, фюзинит не спекается.
Микрокомпоненты последних трех групп ведут себя при коксовании как отс-
тающая примесь. Поэтому одинаково метаморфизованные угли, имеющие раз-
личный петрографический состав, заметно отличаются друг от друга по техноло-
гическим свойствам.
Различия свойств микрокомпонентов связаны как с исходным материалом
растительных остатков, так и с условиями химического преобразования органи-
ческого вещества на торфяной стадии, определяющими степень восстановлен-
ности углей.
Различают угли маловосстановленные (тип а), средневосстановленные (тип б),
и сильновосстановленные (тип вв). Изометаморфные витриниты углей различ-
ных групп восстановленности отличаются друг от друга спекаемостью, выходом
летучих веществ, отражательной способностью и другими физическими и хими-
ческими свойствами.
В результате метаморфизма химические и физические свойства микроком-
понентов углей изменяются. Наиболее значительные изменения проявляются
у группы витринита. Микрокомпоненты группы лейптинита заметно изменяют
свои свойства лишь до середины метаморфического ряда, а затем эти изменения
затормаживаются. Микрокомпоненты группы фюзинита изменяются незначи-
тельно. Различия в первичном растительном материале, микрокомпонентном
составе, типах восстановленности и стадии метаморфизма обусловили появление
обширной гаммы углей, представленных месторождениями СССР и зарубежных
стран.
Близкие по свойствам и происхождению микрокомпоненты объединены
в основные группы (ГОСТ 9414—77), названия которых и характерный состав
соответствуют международной номенклатуре.
Петрографический состав углей необходимо учитывать при определении
оптимальных пределов их дробления и обогащения и способов технологической
переработки.
§ 2.	Физические свойства
Физические свойства углей и минеральных примесей существенно влияют
на выбор и эффективность процессов обогащения. Механическая прочность обус-
ловливает гранулометрический состав и шламообразование.
Плотность угольного вещества зависит от его петрографического состава,
стадии метаморфизма и насыщения минеральными включениями, а дисперсность
последних является основным показателем при выборе методов и схем обога-
щения. Электрические и диэлектрические свойства определяют способы элек-
трофизического контроля и возможность применения электрофизических методов
обогащения.
Действительная плотность представляет собой количе-
ственное выражение массы единицы объема углей без пор и трещин. Действи-
тельная плотность, пересчитанная на сухое беззольное вещество, называется
плотностью органической массы углей.
р0 = (100р£ — 2700Д</)/( 100 — Л**),
где р() — действительная плотность органической массы углей, кг/м3; pd — оп-
ределенная в пикнометре действительная плотность сухих углей, кг/м3; 2700—
условно принятая средняя действительная плотность минеральных примесей
в углях, кг/м3; Ad — зольность угольной пробы на сухую массу, %.
Плотность органической массы и других компонентов углей зависит от ста-
дии метаморфизма, его природы и петрографического состава (табл. 1.2).
Действительную плотность сухих углей при фактической зольности приб-
лиженно можно определить по формуле
Рд = 100 [(100- ГЫД/ро h 1,14d/2700]-'.
7
Таблица 1.2
Действительная плотность основных компонентов рядовых углей, кг/м3
Компоненты рядовых углей
Донецкий
бассейн
Кузнецкий
бассейн
Органическая масса углей марок:
Д
Г
Ж
к
ОС
т
А
Минеральные примеси:
глинистые минералы
кварц
сульфиды железа
карбонат кальция
доломит CaMg[CO3]2
анкерит Ca(MgFe)[CO3]a
сидерит FeCO3
1160	
1230	1240
1250	1265
1250	1265
1280	1285
1310	1335
1590	
2700	2700
2650	2650
5000	5000
2800	2800
2900	2900
3000	3000
3900	3900
Кажущаяся плотность представляет собой количественное
выражение отношения массы пористого (натурального) тела к единице его объема.
Кажущаяся плотность рк всегда меньше действительной и для каменных углей
находится в пределах 1200—1350 кг/м3.
Так как рядовые угли состоят из органической массы и минеральных при-
месей, входящих в различных соотношениях не только в его насыпную массу,
но и в каждый составляющий ее кусок, то показатель плотности компонента
характеризует степень концентрации в нем органической массы или минераль-
ных примесей.
Содержание минеральных примесей в угольных продуктах принято харак-
теризовать косвенным показателем — зольностью. Зола, образующаяся
при сжигании углей, состоит в основном из окислов золообразующих элементов
(кремния, алюминия, железа, кальция), содержащихся в минеральных приме-
сях и некоторых других элементов, химически связанных с органической массой
углей.
Для каменных углей установлена тесная связь между плотностью и золь-
ностью:
Р71 = Р7' - о>о1*м (рГ1 - Рм *) (А“ - 4in)-
где Км—коэффициент, определяющий соотношение между составом минераль-
ных примесей в углях и их зольностью (Ам « 91); рм — средняя плотность ми-
нерального компонента.
Для инженерных расчетов может быть использована графическая зависи-
мость (рис. 1.1).
Насыпная плотность углей является количественным выраже-
нием отношения их массы к объему, заполненному свободной или уплотненной
насыпкой, т. е. насыпкой в штабеле, вагоне, бункере или в других емкостях.
Она изменяется в довольно широких пределах и зависит от плотности, размера
кусков, гранулометрического состава и влажности углей (рис. 1.2), а также
от способов заполнения емкостей. Насыпная плотность углей зависит главным
образом от угла естественного откоса при свободной засыпке, который обуслов-
лен коэффициентом трения между угольными зернами.
Угол естественного откоса для рядовых антрацитов колеблется в пределах
27—30°, для углей средней стадии метаморфизма 35—40°, для мелких углей
45—50° и для шлама — 70—75°.
8
Рис, 1.1. Зависимость между плот-
ностью и зольностью фракции
Рис. 1.2, Зависимость насыпной
плотности углей рн от влажности W t
и крупности:
/ — 0 — 4 мм (исходный); 2 — 1-2 мм;
3 — 2— 4 мм; 4 — 0,5—1 мм; 5 — 0,25 —
0,5 мм; 6 — 0,12 — 0,25 мм
Пористость. Поры в углях можно разделить на макропоры со сред-
ним диаметром 500-10“10 м и микропоры с диаметром (5—15)» 10“10 м. Макропоры
имеют площадь внутренней поверхности в пределах 1 м2/г; микропоры — в пре-
делах 200 м2/г.
На ранних стадиях углеобразован и я угли содержат много полярных групп
и имеют разветвленную систему крупных пор, с чем связана их высокая влаго-
адсорбирующая способность. С ростом метаморфизма содержание полярных
групп и крупных пор уменьшается, образуется новая система микропор. Микро-
пористость играет основную роль в поведении углей при химических реакциях
с газом и жидкостями. Пористость углей влияет па их взаимодействие с углево-
дородными реагентами и на эффективность воздействия этих реагентов на физико-
химические свойства угольной поверхности, что важно учитывать при опреде-
лении режимов флотации угольных шламов.
Механическая прочность (крепость) углей характеризуется
дробимостыо, хрупкостью, твердостью, временным сопротивлением сжатию,
а также термической устойчивостью (для антрацитов).
Дробимость углей показывает их способность сопротивляться раз-
рушению под действием напряжений, передаваемых углям непосредственно
дробящими устройствами (молотками, шарами, зубьями и т. п.). Количественно
дробимость выражается удельной работой, затраченной на образование новой
поверхности, или отношением размеров кусков углей до и после дробления.
Дробимость углей различной стадии метаморфизма резко изменяется (рис. 1.3).
Она увеличивается по мере перехода к углям средней стадии метамор-
физма.
Хрупкость углей — свойство разрушаться при механическом воз-
действии на них без применения специальных дробящих тел и устройств (молот-
ков, шаров и др.). Для определения хрупкости уголь испытывают в закрытых
стальных барабанах без дробящих элементов в соответствии с ГОСТ 15490—70.
Резко выраженной зависимости хрупкости от стадии метаморфизма не наблю-
9
Рис. 1.3, Зависимость дробимости D
донецких углей от выхода летучих
веществ Vda^
дается. Она зависит от петрографиче-
ского состава: наиболее хрупкие фюзен
и витрен, наименее — дюрен и кларен.
Твердость характеризует спо-
собность углей противодействовать про-
никновению в них другого, более твер-
дого тела. Твердость каменных углей по
шкале Мооса изменяется от 2 до 5.
В Советском Союзе для определения
крепости (прочности) углей применяют
метод толчения, разработанный М. М. Про-
тодьяконовым. Толчению подвергают
угли, предварительно раздробленные до
крупности 10—30 мм, путем пятикрат-
ного сбрасывания на них гири стандарт-
ной массы с определенной высоты. По
выходу пыли крупностью 0—0,5 мм опре-
деляют коэффициент крепости. Подсчет
коэффициента крепости (для пяти пор-
ций) производят по формуле
Люк - 103/7,
где / — высота столбика пыли в обьемомере, мм; 103 — эмпирический коэффи-
циент.
При большом выходе пыли после толчения мягких углей число испытывае-
мых порций уменьшают до 3 и коэффициент крепости определяют по формуле
/пок = 62/7.
За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение
коэффициента крепости /ф пяти г: х) порций.
Класс крепости определяют п- ш дле М. М. Протодьяконова.
Класс крепости
I
II
III
IV
V
VI
VII
1 HvK
<0,4
0,4-0,6
0,6—1,0
1 — 1,5
1,5 —2,3
2,3 —3,5
>3,5
0,3
0,5
0,8
1,2
1,8
2,8
4,3
Для условий механического обогащения углей наиболее характерным их
свойством является твердость, которая определяется работой, затрачиваемой
на диспергирование при истирании, шлифовании или царапании.
Крепость углей и породных примесей значительно изменяется с изменением
стадии метаморфизма (рис. 1.4, 1.5). Твердость углей изменяется с изменением
стадии их метаморфизма. Она достигает максимума при содержании углерода 84%,
затем при содержании углерода 90 % падает до минимума и с дальнейшим ро-
стом содержания углерода снова увеличивается. При выходе летучих веществ
на горючую массу 5 % твердость начинает быстро уменьшаться и становится
минимальной при выходе летучих веществ в пределах 15 %, затем она устой-
чиво растет с увеличением выхода летучих веществ до 40—44 %.
Твердость углей обычно определяют методами Роквелла, Бринелля или
Викерса, которые применяют для измерения сопротивления углей раздавлива-
нию при статических нагрузках.
Твердость может быть определена с помощью склероскопического анализа
(метод Шора), при котором потеря кинетической энергии падающего металли-
ческого предмета при столкновении с испытываемым образцом определяется по
высоте отскакивания. Эта твердость называется склерометрической.
Если склерометрическую твердость для углей средней стадии метаморфизма
принять за единицу, то для антрацита она составит 1,7—1,75, для кальцита —
1,92, для пирита — 5,71.
10
Рис. 1.4. Зависимость крепости
пород f по шкале профессора
М. М. Протодьяконова от стадии
их метаморфизма:
/—песчаники; 2—глинистые сланцы
Рис. 1.5. Зависимость крепости углей
по копру Пк от стадии их метамор-
физма
Угли характеризуются также микротвердостью, которую опре-
деляют по отпечатку алмазной пирамидки, вдавливаемой в уголь под постоян-
ной нагрузкой, выражаемой в ньютонах на 1 мм2. При определении микротвер-
дости поверхность измерения очень мала, что важно, так как угли неоднородны.
Микротвердость витрена донецких углей составляет 195 Н/мм2, дюрена —
150 Н/мм2.
Для определения твердости часто применяют метод Викерса (алмазная пи-
рамидка) (табл. 1.3).
Упругие свойства углей характеризуют временным модулем
Юнга, модулем упругости, который можно определить статическим методом
(сопротивлением изгибу или сжатию), а также динамическим — наложением
механических вибраций (табл. 1.4).
Таблица 1.3
Динамическая твердость витреновых прослойков углей и других материалов
(по данным Хонды и Сакады)
Материал	Выход летучих веществ на без- зольную массу, %	Показатель твердости	
		по Шору	по Викерсу
Антрацит Угли:	До 6	122	54
коксовые и жирные	21—36	44—65	9—16
газовые (спекающиеся)	40—44	105—107	22—26
длиннопламенные (неспекаю- щиеся)	41—42	107—109	24—29
бурые	43	94—96	23—24
Лигниты	45	53	8
Бакелитовый битум	X	102	43
Битум		26	9
Твердый битум	1	27	3
Модуль Юнга для некоторых углей, ГН/м2
Таблица 1.4
Статические методы
Угли
Направление напряжений
Временное
сопротивление
сжатию
о
н
ф
Е
Я
Я
Q
ст
£
И
S
Средней стадии
метаморфизма
Антрацит
Параллельно напластованию
Перпендикулярно напластова-
нию
Параллельно напластованию
Перпендикулярно напластова-
нию
4,13 3,77	3,35 2,70	3,36	4,03 3,27
4,43	4,04	4,69	5,42
4,61	3,77	—	4,59
Коэффициент трения (табл. 1.5) является одной из важных
характеристик при выборе углов наклона желобов и транспортных трактов для
рядового и обогащенного углей.
Оптические свойства — цвет, блеск, прозрачность, прелом-
ление света, отражательная способность — тесно связаны с молекулярной струк-
турой органического вещества углей и закономерно изменяются в зависимости
от изменения этой структуры под влиянием факторов метаморфизма.
Отражательная способность является одной из наиболее важных опти-
ческих характеристик, применяемых для диагностики компонентов углей. Она
измеряется отношением отраженного света Jo к падающему Jn
R - 100JoUn.
Различные микрокомпоненты углей имеют различную отражательную спо-
собность, возрастающую от лейптинита к витриниту и фюзиниту. В ряду мета-
морфизма значительно изменяется R витринита и мало — R фюзинита.
Таблица 1.5
Коэффициенты трения покоя для донецких углей и породы
крупностью 20—25 мм (по данным УкрН И И Углеобогащения)
	Конструкционный материал					
	Шлакоситалл С-700				Сталь марки Ст.З	
Марка угля, порода	в водной среде		в воздушной среде		в водной среде	в воздушной среде
		Класс	чистоты (шероховатость поверхности)			
	5	7	5	7	7	7
д	0,335	0,289	0,335	0,291	0,358	0,364
г	0,376	0,271	0,386	0,328	0,333	0,349
ж	0,367	0,338	0,354	0,299	0,370	0,354
к	0,391	0,289	0,396	0,342	0,361	0,370
ОС	0,347	0,315	0,367	0,318	0,418	0,431
т	0,299	0,276	0,331	0,296	0,361	0,351
А	0,320	0,200	0,321	0,219	0,302	0,352
Аргиллит	0,403	0,309	0,416	0,349	0,370	0,390
12
Отражательную способность углей исследуют в воздушной (/?а) и иммер-
сионных /?0 средах.
Отражательная способность витринитовых углей в метаморфическом ряду,
полученная И. И. Аммосовым и другими исследователями, следующая:
Стадия метаморфизма
Буроугольная ............
Каменноугольная . . . .
Антрацитовая ............
До 70
70—130
130 и более
До 0,5
0,5 —2,5
Более 2,5
Электрические свойства углей определяют по проводи-
мости ими электрического тока. Ископаемые угли могут быть отнесены к полу-
проводникам. На электрическое сопротивление углей заметно влияют химиче-
ский и минеральный составы, влажность, температура, поэтому этот показатель
для данного угля нельзя считать постоянным. Удельное электрическое сопро-
тивление каменных углей и антрацитов, определеннее в порошке при
комнатной температуре и атмосферном давлении, составляет: для доне-
цких углей марок Г и Ж Ю10 — 2J010 Ом*см, для антрацитов — 5-Ю5 —
2-10е Ом-см.
В результате термической обработки каменных углей и антрацитов элек-
трическое сопротивление изменяется в широких пределах, достигая минималь-
ных значений при температуре 1000—1300 °C.
Особое влияние на электрическое сопротивление углей оказывают влажность
и содержание солей, растворенных в воде. Сопротивление чистой воды значи-
тельно ниже сопротивления сухих углей. Более резко эта разница проявляется
при растворении в воде минеральных солей. Чем больше в минеральных приме-
сях углей растворимых в воде солей и чем выше влажность, тем значительнее
£
12
10
8
6
Ч
2
Рис. 1.6. Зависимость ди-
70	80 Cdaf.°/0
снижается электрическое сопротивление.
Диэлектрические свойства углей характеризуются диэлек-
трической проницаемостью, которая различна для влажных и сухих углей и
зависит от стадии метаморфизма (рис. 1.6), Повы-
шение влажности углей приводит к увеличению
диэлектрической проницаемости.
По магнитным свойствам угли относятся
к неферромагнитным (диамагнитным) веществам,
для которых интенсивность намагничивания про-
порциональна напряженности поля. Удель-
ная магнитная восприимчивость / (см3/г)
диамагнитных веществ отрицательна, порядок ее
составляет 10-6 см3/г; для парамагнитных веществ
она положительна и изменяется в диапазоне 10“6—
10“3 см3/г. Угольное вещество является диама-
гнитным, минеральные примеси угля характери-
зуются парамагнитными свойствами. Магнитная
восприимчивость углей закономерно возрастает
с увеличением их стадии метаморфизма.
Угли по своим тепловым свойствам прибли-
жаются к теплоизоляторам. Основными термиче-
скими показателями, характеризующими тепловые
свойства углей, являются коэффициенты
теплопроводности К [Вт/(м-°С) ], тем-
пературопроводности а (ма/с) и теп-
лоемкость С [Дж/(кг-°С) ]. Эти показатели
связаны между собой уравнением
X — яСрн,
где рн — насыпная плотность материала, кг/м3.
Коэффициент теплопроводности углей опре-
деляется теплопроводностью угольного вещества,
его пористостью, зольностью и влажностью. Кроме
электрической проницае-
мости е влажного и сухого
углей от содержания уг-
лерода Cda^:
1	— воздушно-сухие угли;
2	—* абсолютно сухие угли
13
Рис. 1.7. Зависимость
коэффициента тепло-
проводности угля и
антрацита от насыпной
плотности
того, X является функцией температуры. С ростом количества минеральных
включений и влажности теплопроводность и температуропроводность углей
увеличиваются. Общая зависимость теплопроводности л углей от насыпной
плотности рн показана на рис. 1.7.
Таблица 1.6
Результаты испытаний на абразивность углей и их фракций
различной плотности (США)
Шахта	Плотность фракции, кг/м3	Выход, %	Зольность, %	Потеря мас- сы, мг	Суммарные		
					Выход» о/ /о	Золь- ность, %		Потеря массы, мг 1
«Кош-Крик»	Рядовой уголь	100	9,6	12	100	9,6	12
	<1600	92,9	5,6	6	92,9	5,6	6
	>1600	7,1	62,1	351	100	9,6	30
«Уилксон-Уни-	Рядовой уголь	100	28,9	42	100	28,9	42
гейт»	<1300	11,5	4,9	4	11,5	4,9	4
	1300—1400	37,4	10,9	5	48,9	9,5	6
	1400—1500	12,6	19,1	30	61,5	11,5	10
	1500—1600	5,3	25,9	54	66,8	12,6	13
	>1600	33,2	61,6	28,9	100	28,9	105
«Тоно»	Рядовой уголь	100	12,7	45	100	12,7	45
	<1300	41,0	5,9	17	41,0	5,9	17
	1300—1400	45,9	11,6	38	86,9	8,9	28
	1400—1500	8,7	27,8	54	95,6	10,6	39
	>1500	4,4	56,6	175	100	12,7	45
«Монтур» № 10	Рядовой уголь	100	22,9	172	100	22,9	172
	<1600	79,3	9,1	43	79,3	9,1	43
	>1600	20,7	75,9	618	100	22,9	216,7
«Касл Гейт»	Рядовой уголь	100	9,4	212	100	9,4	212
	<1600	95,2	6,7	147	95,2	6,7	147
	>1600	4,8	63,7	1517	100	9,4	212,7
«Ленгли» № 9	Рядовой уголь	100	13,8	234	100	13,8	234
	<1600	90,7	9,3	45	90,7	9,3	45
	>1600	9,3	58,3	1515	100	13,8	181,7
«Энтресайт»	Рядовой уголь	100	19,8	686	100	19,8	686
	<1800	81,1	7,6	63	81,1	7,6	63
	>1800	18,9	71,9	2847	100	19,8	589,2
14
Теплоемкость углей линейно уменьшается с ростом стадии метаморфизма и
линейно увеличивается с повышением влажности угля. С увеличением зольности
теплоемкость углей снижается. Средняя удельная теплоемкость минеральных
примесей при 20 °C составляет около 0,8 кДж/(кг-°С), а углей 1,04—
5,43 кДж/(кг-°С).
Средняя удельная теплоемкость углей [кДж/(кг-°С) ] при обычных темпе-
ратурах может быть определена по формуле
С - 4,18 [0,00242 (1 + 0,008И)В' + 0,19AJ +
где Vd — выход летучих веществ на сухую массу, %;	— содержание органи-
ческой массы в исходных углях, %; Art —зольность исходных углей, %; W’J —
содержание влаги в исходных углях, о/о.
Абразивность углей является важным фактором, определяющим
долговечность оборудования и правильный выбор материала для его рабочих
поверхностей.
Исследованиями, проведенными в угольной научно-исследовательской ла-
боратории Горнорудного управления США (г. Сиэтл), были установлены коли-
чественные параметры абразивности отдельных углей и входящих в них ком-
понентов. Метод, примененный в этих исследованиях, заключался в определении
потери массы металлических лопастей после их вращения в испытуемых углях
в течение заданного времени и в стандартных условиях. Исследования показали,
что степень абразивности углей в большей мере обусловлена минеральными при-
месями, чем природой самих углей. Вместе с тем абразивности угольных компо-
нентов разных углей значительно различаются (табл. 1.6).
§ 3.	Химические свойства
Общепринятой характеристикой органической массы углей является ее
элементный состав (содержание углерода, водорода, кислорода и
азота), по которому с достаточной степенью точности можно определить теплоту
сгорания, теоретическую температуру горения и состав продуктов горения,
выход продуктов термического разложения и степень углефикации. Однако угле-
род, водород и кислород входят не только в состав органической части углей,
но и в состав минеральных примесей, которые при химическом анализе частично
разлагаются. В связи с этим элементный состав определяют не совсем точно
(ГОСТ 2408.1—75, ГОСТ 2408.2—75, ГОСТ 2408.3—75, ГОСТ 6389—81) и он
не отражает полностью истинный состав органической массы. Результаты эле-
ментного анализа обычно пересчитывают на беззольную массу по формуле
Х‘1а!  100Ха/[ 100 —	+ Л4а)],
где X13—содержание элемента, %; \\',а—влажность угля, %; Л1а — содер-
жание минеральных веществ, %.
Более близкие к истинному составу органической массы данные получают
при отнесении всей серы к минеральным примесям. Тогда пересчет производят
по формуле
Х° = 100Х7[100- (Г° + 4° ь sf)j,
где — общее содержание серы, %.
Угли, нагретые до высоких температур без доступа воздуха, разлагаются
с образованием жидких и газообразных продуктов (в основном углеводородов),
называемых летучими веществами. Твердый продукт, получаемый
в результате термического разложения углей, называют коксовым остат-
ком (корольком).
Содержание и состав летучих веществ зависят от условий термического воз-
действия (температуры и времени нагрева), поэтому определение выхода лету-
чих веществ регламентировано стандартными условиями (ГОСТ 6382—80).
15
Таблица 1.7
Выход летучих веществ, теплота сгорания и элементный состав
органической массы различных марок донецких углей
Марка углей	ydaf	Qdal. Дж/кг	с° °/ /о	н° °/ но’ /о	№, %	0°, %
д	35 и более	31 977—33 858	76—86	5-	-6	1,4-	•1,8	10—17,5
г	35 »	»	33 022—34 694	78—89	4.5-	-5,5	1,1-	-1.8	6,8—16
ж	27—35	34 694—36 366	84—90	4“**"	-5,4	1,1-	4,8	5—10,5
к	18—27	35 112—36 575	87—92	4—	-5,2	1,1-	•1,7	3—8
ОС	14—22	35 321—36 784	89—94	3,8—	-4,9	1,1-	1,7	2—5
т	17—8	35 112—34 694	90—95	3,4-	-4,4	1,1-	1,7	1,6-4,5
А	Менее 8	35 112 и менее	93,5—97	7,6-	-2,9	0,7-	1,6	0,4—2,2
Для получения сравнимых результатов, характеризующих свойства углей,
выход летучих веществ (%) принято относить на беззольную массу:
Vdal == 100V"7[100 — (r° + ла)].
Выход летучих веществ зависит от стадии метаморфизма. Во многих дей-
ствующих классификациях его используют в качестве параметра, характери-
зующего стадию метаморфизма и промышленную марку угля (табл. 1.7).
Удельная теплота сгорания углей изменяется в ши-
роких пределах и зависит как от свойств угольного вещества, так и от его влаж-
ности и зольности. С увеличением влажности и зольности углей их удельная
теплота сгорания резко снижается, так как уменьшается содержание в них го-
рючей массы.
На практике пользуются показателем удельной теплоты сгорания рабочей
массы или горючей массы топлива. Показатель служит не только
теплотехническим параметром, но и характеристикой стадии метаморфизма и
состава органической массы углей. При определении удельной теплоты сгора-
ния углей в калориметрической бомбе (ГОСТ 147—74) влага, содержащаяся
в топливе и образующаяся при его сжигании, удаляется в виде пара и конден-
сируется, выделяя тепло. Поэтому различают низшую Qi и высшую Qs удельные
теплоты сгорания (кДж/кг), которые связаны уравнением
Q' .. Q' _ 24,62 (Wrt + 8,94НГ).
Высшая удельная теплота сгорания включает в себя теплоту образования
азотной и серной кислот.
Низшая удельная теплота сгорания отличается от высшей расходом тепла
на испарение влаги топлива и влаги, образующейся при его горении.
Для определения высшей удельной теплоты сгорания (кДж/кг) по элемент-
ному составу углей широкое распространение получила формула, предложенная
Д. И. Менделеевым,
Qs - 4,18 [81С/ 4- ЗООН, - 26 (О — S)z].
Более точные результаты могут быть получены при расчете удельной теплоты
сгорания (кДж/кг) по формуле
Qi = 4,18 81 С/
io) +57-io + 345 (bl/
0/0	\
' 25S/- 6 (1F/	9Н/) .
Рассчитанная по приведенным формулам удельная теплота сгорания углей
дает лишь приближенные'зиачения по сравнению с экспериментальными данными.
16	'
§ 4. Неорганические компоненты углей
В состав углей как рядовых, так и обогащенных входят в различном соот-
ношении неорганические составляющие — влага и минеральные примеси. Они
снижают эффективность использования углей или делают невозможным их ис-
пользование без предварительного обогащения.
Влага, содержащаяся в углях, снижает теплоту их сгорания. При повышен-
ной влажности ухудшается транспортабельность углей, а в зимних условиях они
смерзаются в железнодорожных вагонах и штабелях. Влага отрицательно влияет
также на технологию переработки углей. Большие трудности возникают при
сухом грохочении влажных углей.
Влажность углей зависит от их стадии метаморфизма, степени окисления,
петрографического состава и других факторов.
П. А. Ребиндер классифицирует влагу по интенсивности энергии связи
ее с пористым твердым телом на химически связанную, адсорбционную, капил-
лярную и поверхностную (механически связанную и заполняющую пористое
пространство).
Химически связанная влага не может быть удалена существующими ме-
тодами. Адсорбционная влага, удерживаемая в углях силами адсорбции, может
быть удалена термической сушкой. Содержание адсорбционно-связанной влаги
в углях составляет, %: в бурых до 17, в длиннопламенных 8—10, в коксую-
щихся 2—4.
Капиллярная и поверхностная влага удаляется методами механического и
термического обезвоживания. Содержание ее находится в пределах 4—7 %
для углей различной крупности. Поверхностная влага оказывает наиболее
отрицательное влияние на транспортабельность, смерзаемость, грохотимость
углей.
Содержание влаги в углях определяется весовым методом по
ГОСТ 11014-81 и стандарту СЭВ 751—77.
Содержание гигроскопической влаги в воздушно-сухой пробе определяется
по ГОСТ 8719—70.
Сера * в углях находится в виде различных минеральных соединений (пи-
рита, марказита, сульфатов железа и кальция). Некоторая часть серы входит
в состав сложных органических соединений углей. В отечественных углях преоб-
ладает колчеданная сера, представленная пиритом, который находится в виде
прослойков, тончайших вкраплений и отдельных зерен.
Содержание сульфатной серы (солей серной кислоты) незначительно и ко-
леблется в пределах 0,1— 0,2%. В органическом веществе углей иногда нахо-
дится невысокое содержание топкодисперсной элементарной серы.
При сжигании углей значительная часть сернистых соединений превращается
в двуокись серы (сернистый газ), которая вредно действует на здоровье человека,
отравляет атмосферу, вызывает коррозию металлов. Сера снижает народнохо-
зяйственную ценность технологического топлива, ухудшает качество конечных
продуктов его переработки. Вместе с тем некоторые сернистые соединения, вы-
деленные из углей перед их использованием, могут быть применены в других
отраслях народного хозяйства (например, колчеданная сера может быть исполь-
зована в качестве сырья для сернокислотного производства).
В углях различных бассейнов содержание серы неодинаково: в кузнецких —
0,5—1%, в карагандинских — 0,5—3 %, в кизеловских — 3,5—9,4 % (высо-
кое содержание). Смешанным месторождением с преобладанием высокосерни-
стых углей является Донецкий бассейн (содержание серы от 0,4 до 9,5 %). Угли
с относительно малым содержанием серы (1—2 %) залегают в основном в цен-
тральном и западном районах, с большим содержанием серы (4 % и более) —
в северном районе бассейна.
Обычно сернистость углей, как и зольность, возрастает с увеличением плот-
ности фракций, а при обогащении можно получить концентраты с пониженным
содержанием серы. Однако имеются угпт^тя^еляя Дикция которых представлена
2;институт г
(г побега|
имесыо в у поэтому она выделяется ₽ от-
х частей.	1	лИ’-12СК*Я	“
( РИЗЛИОТЕКА $ 17
•	п Луганск	8
Таблица 1.8
Содержание серы в образцах углей Донецкого бассейна
Плотность фракций, кг/м3	Обогатимость по сере					
	легкая		средняя		трудная	
	Золь- ность, %	Содер- жание серы, %	Золь- ность, /о	Содер- жание серы, %	Золь- ность, 0/ /0	Содер- жание серы, %
<1300	3,8	1.3	5,9	1,8	4,6	3,1
1300—1400	11,0	1,5	10,9	2,3	9,8	4,7
1400—1500	21,0	1,4	17,0	3,6	19,3	7,6
1500—1600	30,8	1,5	27,0	3,8	28,0	8,5
1600—1800	39,3	2,7	44,4	3,4	34,0	9,7
>1800	74,4	4,2	76,3	2,5	85,5	5,5
Исходная фракция	18,6	1,8	49,6	2,8	41,1	5,0
малосернистыми минералами, а серосодержащие компоненты, например сульфиды
железа, представлены тонкодисперсными включениями в органическую часть.
При обогащении таких углей содержание серы в концентратах не ниже, а иногда
и выше, чем в рядовых углях. Наиболее часто это наблюдается при обогащении
сравнительно малосернистых углей с примесями, представленными глинистыми
сланцами, например, малосернистых газовых углей Донецкого бассейна.
Сравнительно равномерно распределяется сера между продуктами флотации
шламов.
В табл. 1.8 для примера приведено содержание серы в некоторых углях
Донецкого бассейна.
Содержание общей серы в углях определяется по ГОСТ 8606—72,
Минеральные компоненты ископаемых углей представлены различными
минералами. Для углей большинства месторождений Советского Союза основными
являются следующие классы минералов: силикаты, окислы, карбонаты, суль-
фиды. Реже встречаются сульфаты, галогениды и др.
Минеральные компоненты, содержащиеся в углях, имеют различное проис-
хождение и могут быть подразделены па четыре основные группы:
минералы, принесенные в торфяник с близлежащей суши в виде обломков,
листочков, ила. К ним относятся кварц, слюда, полевые шпаты, пироксены,
амфиболы, глинистые минералы, каолинит, гидрослюды, хлориты и смешанно-
слойные силикаты). Для большинства углей наиболее характерными являются
глинистые минералы и кварц;
минералы, выделившиеся из растворов, насыщающих торфяник, на ранних
и поздних этапах преобразования осадка в твердую породу. Наиболее характер-
ными минералами этой группы являются сернистые соединения железа (пирит,
марказит), карбонаты кальция, магния и железа (кальцит, доломит, анкерит,
сидерит);
минералы, попавшие в уже сформировавшиеся угольные пласты из раство-
ров вмещающих пород. К минералам этого типа относятся гипс, мелантерит
(водный сульфат железа), эпсомит (водный сульфат магния), галит (поваренная
соль), вторичные сульфиды железа, меди, цинка, кварц;
минералы в виде обломков вмещающих пород, попавшие в уголь при добыче.
Это различные глинистые минералы (каолинит, гидрослюды, см еш ан но-слой -
ные силикаты, монтмориллонит, хлориты), кварц, слюды, полевые шпаты. При
карбонатной кровле возможно попадание в уголь кальцита и доломита.
Происхождение минералов определяет их морфологические особенности
залегания в угольном пласте. Так, минералы первой группы встречаются обычно
в виде прослойков, линзочек или равномерно распределяются в органическом
18
веществе, образуя высокозольный уголь. Трудность обогащения углей, содержа-
щих минеральные вещества в таком виде, различна. В каждом конкретном слу-
чае она зависит от частоты и мощности породных прослойков и дисперсности
включений минерального вещества в угле.
Минералы второй группы распределяются в самом органическом веществе
углей, часто в тонкодисперсном виде, например пирит, трудно извлекаемый
при обогащении.
Минералы третьей группы приурочены к трещинкам в углях или образуют
почки и стяжения. При определенном измельчении углей происходит раскрытие
таких минералов, благодаря чему становится возможным их эффективное извле-
чение.
Минералы четвертой группы не связаны с угольным веществом. Обломки
почвы и кровли, попадающие в угли, представляют собой агрегаты из нескольких
минералов. Обогащение углей, засоренных минералами этого типа, обычно не
является трудным, однако в случае повышенной размокаемости глинистых пород,
содержание илистых шламов, усложняющих регенерацию оборотной воды,
достаточно велико.
Содержание минеральных примесей в углях принято характеризовать кос-
венным показателем — зольностью, определяемой сжиганием угольной
пробы определенной массы в стандартных условиях. Зола состоит в основном из
окислов кремния, алюминия, железа, содержание которых для различных углей
изменяется в широких пределах. Кроме окислов указанных элементов в золе
углей присутствуют окислы кальция, магния и ряда других элементов. Зольность
является основным показателем качества при обогащении и переработке углей.
Этим показателем оцениваются угли, поступающие с шахт; полученная шихта;
продукты обогащения и угли, используемые для коксования и энерге-
тические. Зольность определяется по ГОСТ 11022—75, 11055—78 и стан-
дарту СЭВ 750—77.
При определении зольности методом сжигания происходит изменение массы
минеральных примесей, которое обусловлено удалением химически связанной
влаги силикатов, потерей углерода карбонатами, выделяющимися в виде дву-
окиси углерода, окислением пирита до окиси железа и связыванием окислов
серы такими основаниями, как окислы кальция и магния.
Получаемая в процессе анализа масса золы меньше массы минеральных ком-
понентов, содержащихся в анализируемом угле.
Для определения содержания в углях минеральных веществ по зольности и
другим аналитическим данным используют эмпирическую формулу Парра
М = l,08Xd + 0.55S?,
где М — содержание минеральных веществ.
Чаще для практических расчетов применяют формулу Парра следу-
ющего вида:
М = 1.1 + o.isf.
Формулу Парра можно применять при малом содержании карбонатов, суль-
фатной серы и окислов железа. Следовательно, при оценке содержания органи-
ческих компонентов в углях и продуктах их обогащения необходимо учитывать
указанные соотношения. Содержание органических компонентов можно опре-
делить по формуле
Ор = 100—1,ЫЙ—0,15?.
19
Глава 2
КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕЙ
§ 1. Промышленная классификация
Промышленная классификация углей предусматривает деление углей на
различные марки и группы в зависимости от их физико-химических свойств и
возможности использования для технологических или энергетических целей.
В качестве основных классификационных параметров приняты выход лету-
чих веществ на беззольную массу Vdaf (%), толщина пластического слоя Y (мм)
и влага общая Wrt (%). Дополнительными параметрами для отнесения некоторых
углей к определенной марке являются характеристика тигельного коксового
остатка, объемный выход летучих веществ на беззольную массу (м3/кг),
удельная теплота сгорания Qda^ (кДж/кг), показатель РОГА (7?/), выход
первичной смолы .
Угли каждого бассейна разделяют на марки и группы, причем угли одно-
именных марок и групп различных бассейнов имеют неодинаковые пределы клас-
сификационных параметров. Поэтому угли разных бассейнов, характеризуемые
одинаковыми классификационными параметрами, при технологическом исполь-
зовании могут давать различный по физико-механическим свойствам продукт.
Технологические классификации углей различных угольных бассейнов при-
ведены в табл. 1.9—1.21.
Таблица 1.9
Угли Донецкого бассейна (ГОСТ 8180—75)
Марка	Обозначение		Vdai, %	Y, мм	я/	Qdaf, кДж/кг
	мар’ ки	груп- пы				
Длиннопла-	д		35 и более	Менее 6	I  I	I	 III-»
менный						
Г азовый	г	Гб	35 »	»	От 6 до 10 вкл.		1	
		ГН	35 »	»	» 11 » 25 »		
Г азовый	гж	ГЖ6	От 27 до 35	» 6 » 10 »	—	
жирный		гжн	» 27 » 35	» 11 » 16 »		
Жирный	ж	Ж17	» 27 » 35	» 17 » 20 »		  И
		Ж21	» 27 » 35	21 и более		
Коксовый	к	К21	» 18 » 27	21»	»	—	МЧ. !
		К14	» 18 » 27	От 14 до 20 вкл.		
Отощенный	ОС	ОС6	» 14» 22	» 6 » 13 »	13	W4 4'
спекающий-			вкл.		и более	
ся		ОС	От 14 до 22	Менее 6		
			вкл.			
Тощий	т	- ,	От 8 до 17	—	Менее	От 35 112
			вкл.		13	и более
Антрацит	А	-	Менее 8	11 II		Менее
						35 112
Примечания: 1. Цифры, входящие в условное обозначение групп, указывают
нижний предел спекаемости углей, выраженный толщиной пластического слоя. 2. При
выходе летучих веществ 35 % и более и толщине пластического слоя более 25 мм угли
относят к группе Ж21. 3. При выходе летучих веществ от 22 до 27 % и толщине пла-
стического слоя менее 14 мм угли относят к марке ОС. 4. При выходе летучих веществ
менее 8 % и удельной теплоте сгорания 35 112 кДж/кг и более угли относят к марке Т.
20
Таблица 1.10
Угли Львовско-Волынского бассейна (ГОСТ 8931—76)
Марка	Обозначение		Vdat, %	У, мм	Характеристика нелетучего остатка
	мар- ки	груп- пы			
Более 33
Менее 6
Порошкооб-
разный, слип-
шийся, слабо-
спекшийся
Длинно-
пламен-
ный
Газовый
Гб
Г12
Газовый ГЖ
жирный
Жирный Ж
»	33
в 33
»	33
От 27 до 33 вкл.
От 6 до И вкл.
» 12 » 17 в
» 18 в 24 в
10 и более
Примечания. 1. Цифры, входящие в условное обозначение групп, указывают
нижний предел спекаемости углей, выраженный толщиной пластического слоя. 2. При
толщине пластического слоя менее 6 мм и спекшемся нелетучем остатке угли относят
к марке Г (Гб). 3. При толщине пластического слоя, равной 25 мм и более, угли неза-
висимо от выхода летучих веществ относят к марке Ж.
Таблица 1.11
Угли Кавказа (ГОСТ 6869—74)
Обозначение
Марка
мар-
ки
груп-
пы
Vdai, %
У, мм
Характеристика
нелетучего остатка
Длиннопла-
менный
Г азовый
Жирный
Коксовый
—	36	»	в
Ж18	27	в	»
жзо	27	в	в
— Менее 27
36 и более
От	6	до	17	вкл.
»	18	в	29	в
»	30	и более
»	14	»	»
Порошкообраз-
ный, слипшийся,
слабоспекшийся
При Y менее 6 мм,
спекшийся
Примечание. Цифры, входящие в условное обозначение группы, указывают
нижний предел толщины пластического слоя.
Таблица 1.12
Угли Печорского бассейна (ГОСТ 6991—74)
Марка	Обозначение		vdaf, %	У, мм	Характеристика нелетучего остатка
	мар- ки	груп- пы			
Длиннопла- менный	д	——.	37 и более	 1	Порошкообраз- ный, слипшийся, слабоспекшийся
Газовый	г	по Гб	37 »	» 35 »	в	10 и более От 6 до 9 вкл.	——
Жирный	ж	Ж18 жю	От 27 до 37 в 27 в 37	» 18 и более » 10 до 17 вкл.	
Коксовый	к	- 	Менее 27	14 и более	
21
Продолжение табл. 1.12
Марка	Обозначение		Vdaf, %	Y, мм	Характеристика нелетучего остатка
	мар- ки	груп- пы			
Отощенный спекающий- ся	ОС		Менее 27	От 6 до 13 вкл.	—« ।
Тощий	т	1 	»	17		Порошкообраз- ный, слипшийся, слабоспекшийся
Примечания. 1. Цифры, входящие в условное обозначение гру пп, указывают
нижний предел спекаемости углей, выраженный толщиной пластического слоя. 2. При
толщине пластического слоя менее 6 мм и спекшемся нелетучем остатке угли относят
соответственно к марке Г (Гб) или ОС.
Угли Урала (ГОСТ 7050—76)
Таблица 1.13
Марка	Обозн мар- ки	ачение груп- пы	Vdah %	Y, мм	V'. %
Г азовый Жирный Бурый	г ж Б	Гб Ж13 Ж18 Б1 Б2 БЗ	37 и	более 37 »	» 37 »	» 40 »	» 40 »	» 40 »	»	От 6 до 12 вкл. » 13 » 17 » » 18 и более	Более 40 От 30 до 40 вкл. До 30 вкл.
6
мм и спекшемся не-
Примечани
летучем остатке угли
е. При толщине пластического слоя менее
относят к группе Гб.
Таблица 1.14
Угли Карагандинского бассейна (ГОСТ 8150—66)
Марка
Обозна- чение марки	ИЧ %	Yt мм
Г азовый
Жирный
Коксовый жирный
Коксовый
Коксовый второй
Отощенный спекающийся
Бурый
г	Более 33	От 6 до 24 вкл.
ж	23 и более	» 25 и более
кж	33 и менее	» 19 до 24 вкл.
к	33 »	»	» 12 » 18 »
к2	От 22 до 33 вкл.	» 6 » 11 »
ОС	Менее 22	» 6 » 11 »
Б	37 и более	 1 ™
(группа		
БЗ)		
Примечания. 1. Угли марки Г введены для оценки перспективных запасов.
2. При Y менее 6 мм и спекшемся нелетучем остатке угли в зависимости от выхода лету-
чих веществ относят соответственно к маркам К2 или ОС. 3. Wr^ составляет для бурых
углей до 30 % включительно.
22
Таблица 1.15
Угли Средней Азии (ГОСТ 7049—80)
Марка	Обозначение		ydaf, %	wr(, %	Характеристика нелетучего остатка	Месторождение
	мар- ки	груп- пы				
Бурый	Б	Б2 БЗ	28 и более 26 и более	30—40 18—30	.  ।	Ангренское, Шу* рабское Сулюктинское, Шурабское, Кы- зыл-Кийское, Ал- малыкское, Согу- тинское, Минкуш- ское
Длиннопла- менный	д		33 и более		Порошкооб- разный, слип- шийся, слабо- спекшийся	Кок-Янгакское, Ташкумырское, Джергаланское
Слабоспе- кающийся	ОС		От 17 до 33		Порошкооб- разный, слип- шийся, слабо- спекшийся	Шаргуньское
Таблица 1.16
Угли Кузнецкого бассейна (ГОСТ 8162—79)
Обозначение
Марка
vdaf. %
марки группы
Длиннопламенный	д	
Газовый	г	Гб
		Г7
Газовый жирный	гж	———
Жирный	ж	1Ж26
		2Ж26
Коксовый жирный	кж	КЖ14
		КЖ6
Коксовый	к	К13
		кю
Коксовый второй	К2	 
Отощенный спекаю-	ОС	
щийся		
Слабоспекающийся	СС	ICC
		2СС
Тощий	т	—
Антрацит	А	—
Более 37
»	37
»	37
Более 31 до 37
вкл.
Более 33
33 и менее
От	25	до	31	вкл.
»	25	»	31	»
Менее 35
От	17	до	25	вкл.
в	17	в	25	»
Менее 17
Более 25 до 37
вкл.
От 17 до 25 вкл.
Менее 17
»	17
От	6	до	16	вкл.
в	17	в	25	в
»	6	»	25	»
» 26 и более
» 26 в в
в	14	до	25	вкл.
в	6	в	13	в
в	13	в	25	в
в	10	в	12	в
в	6	в	9	в
в	6	в	9	в
Примечания. 1. Выход летучих веществ v^af для антрацита менее 220 см3/г.
2. В обозначении групп цифры, стоящие перед буквами, указывают порядковый номер:
цифры стоящие после букв — нижний предел спекаемости углей, выраженный толщиной
пластического слоя. 3. При толщине пластического слоя менее 6 мм и спекшемся неле-
тучем остатке угли относят соответственно к маркам Г (Гб), ГЖ, КЖ (КЖ6), К2 и ОС
и при порошкообразном, слипшемся, слабоспекшемся нелетучем остатке — соответ-
ственно к маркам Д. СС и Т. Отнесение углей к маркам К2, ОС, СС и Т при толщине пла-
стического слоя менее 6 мм дополнительно уточняется показателем РОГА • 4) ПРИ
соотношении угля и антрацитовой добавки 2 : 4. Для марки К2 показатель РОГА дол-
жен иметь значение 18 и более, для марки ОС — 16 и более, для марки СС — 17 и менее,
дл я марки Т — 15 и менее.
23
Таблица 1.17
Угли Дальнего Востока (ГОСТ 9478—81)
Марка	Обозначение		vdaf, %	У, мм	Wrt, %	Характеристика нелетучего остатка	Месторожден и я
	марки	группы					
Длиннопла-
менный
Газовый
Жирный
Коксовый
второй
Тощий
Бурый
К2
Гб
Ж6
Ж13
Б1
Б2
БЗ
37 и более
35 »	»
25—менее 35
25— »	35
20— »	25
8—20 вкл.
40 и более
40 »	»
40 »	»
6 и более
6—12 вкл.
13 и более
6 »	»
Более 40
Более 30
до 40 вкл.
До 30 вкл.
Порошкообразный,
слипшийся, слабо-
спекающийгя
Порошкообразный,
слипшийся, слабо-
спекающийся
Липовецкое
Уральское и Сучанское
Сучанское
То же
»
Сучанское и Подгороднен-
ское
Бикинское, Реттиховское и
Чихезское
Кивдо-Райчихинское, Арха-
ро-Богучанское и Майхин-
ское
Артемовское, Тавричанское
и Хасанское
Примечания. 1. При толщине пластического слоя менее 6 мм и спекшемся нелетучем остатке угли относят к маркам К2, Г (Гб),
Ж (Ж6). 2. Настоящая классификация по маркам и группам не распространяется на бурые окисленные угли Кивдо-Райчихинского и Архаро-
Богучанского месторождений.
Таблица 1.18
Угли Восточной Сибири (ГОСТ 9477—79)
Марка	Обо: марки	значение группы	%	У, мм
Wrt,
Длиннопла-
менный
Газовый
Жирный
Коксовый
жирный
Бурый
д	—	37 и более		 1 ——
г	Гб	37 »	»	От 6 до 12 вкл.	
	Г13	37 »	»	» 13» 25 »	
ж	1Ж26	Более 37	26 и более	ч
	2Ж26	37 и менее	26 »	»	। 
кж	КЖ6	37 »	»	От 6 до 13 вкл.	 1
	КЖ14	37 »	»	» 14 » 25 »	
Б	Б1	От 40 и более		Более 40
	Б2	» 40 »	»	!	Более 30
				до 40 вкл.
	БЗ	» 40 »	»		До 30 вкл.
Примечание. При толщине пластического слоя менее 6 мм и спекшемся не-
летучем остатке угли относят соответственно к маркам Г (группа Гб) и КЖ (группа КЖ6),
а при порошкообразном слипшемся, слабоспекшемся нелетучем остатке и выходе лету-
чих веществ более 37 % — к марке Д.
Таблица 1.19
Угли Южно-Якутского бассейна (ГОСТ 10101—79)
Марка
Обозначение		vdah %	У, мм
марки	группы		
Газовый
Жирный
Первый коксовый
жирный
Второй коксовый
жирный
Коксовый
Отощенный спе-
кающийся
Слабоспе кающийся
Тощий
Г
Ж
1КЖ
2КЖ
К
ОС
СС
Т
Г17
Гб
Ж21
Ж6
1КЖ17
1КЖ6
2КЖ13
2КЖ6
К9
Кб
ICC
2СС
ЗСС
Более 40
»	40
»	33	до	40	вкл.
»	33	»	40	»
»	27	»	33	»
»	27	»	33	»
»	22	»	27	»
»	22	»	27	»
От 17	до	22	вкл.
» 17 » 22 »
Менее 17
Более 33
»	22 до 33 вкл.
От 17 до 22 вкл.
Менее 17
От 17 и более
» б до 16 вкл.
» 21 и более
» 6 до 20 вкл.
» 17 и более
» 6 до 16 вкл.
» 13 и более
» 6 до 12 вкл.
» 9 и более
» 6 до 8 вкл.
»	6	и более
Примечание. При толщине пластического слоя менее 6 мм и спекшемся не-
летучем остатке угли относят соответственно к маркам Г (Гб), Ж (Ж6), 1КЖ(1КЖ6),
2КЖ (2КЖ6). К (Кб) и ОС; при порошкообразном, слипшемся, слабоспекшемся неле-
тучем остатке — соответственно к маркам СС и Т.
25
Таблица 1.20
Угли Сахалина (ГОСТ 7026—80)
Марка
Обозначение		Vdaf, %
марки	группы	
У, мм
Длиннопламенный
Газовый
Жирный
Коксовый
Тощий
Бурый
Г14
Гб
К14
Кб
БЗ
Более 37
»	37
»	37
»	27	до	37	вкл.
Более 17 до 27 вкл.
»	17	»	27	»
Менее 18
От 14 и более
»	6	до	13 вкл.
» 18 и более
» 14 »	»
» б до 13 вкл.
Примечания. 1. При толщине пластического слоя менее 6 мм и спекше мся
нелетучем остатке угли относят соответственно к маркам Г (Гб), К (Кб), а при порошко-
образном, слипшемся, слабоспекшемся — соответственно к маркам Д и Т. 2. Wrt для
бурых углей составляет до 30 % включительно.
Таблица 1.21
Угли Норильского угленосного района (ГОСТ 9588—61)
Марка	Обозначение		Vdaf, %	У, мм
	марки	группы		
Газовый жирный	гж		Более 31	6—25
Коксовый жирный	кж	КЖ14 КЖ6	25—31 25—31	14—25 6—13
Коксовый второй	К2	1 ™	17—25	6—9
Отощенный спе- кающийся	ОС		Менее 17	6—9
Слабоспекающий- ся	СС	2СС	17—25	—
Тощий	Т		Менее 17	
Характеристика
нелетучего остатка
Порошкообраз-
ный, слипшийся,
слабоспекшийся
То же
Примечание. При
кам ГЖ. К2, ОС и к группе
Y менее 6 мм и спекшемся остатке угли относят к мар-
КЖ6 в зависимости от выхода летучих веществ.
§ 2. Классификация по крупности
Энергетические угли и антрациты характеризуются размерами
кусков.
Основная масса углей, потребляемых коксохимической промышленностью,
отгружается в нерассортированном виде. Иногда путем грохочения углей выде-
ляют крупные классы для энергетических целей, а отсевы используют для кок-
сования.
26
В нашей стране принята следующая классификация углей по крупности
(ГОСТ 19242—73):
Наименование класса
Обозначение
Размер кусков, мм
Плитный	П	100 — 200 (300)
Крупный	К	50— 100
Орех	О	25 — 50
Мелкий	М	13 — 25
Семечко	С	6—13
Штыб	Ш	0 — 6
Рядовой	Р	0 — 200 (300)
Допускаются классы с заменой соответственно верхнего и нижнего пределов
крупности 100 мм на 80 мм, 50 мм на 40 мм, 25 мм на 20 мм, 13 мм на 10 мм
и 6 мм на 5 (8) мм, а также совмещенные классы ПК, КО, ОМ, МС при условии
соотношения между нижним и верхним пределом не более 1 : 4 и классы ОМСШ,
МСШ и СШ.
Верхний предел 300 мм в плитном и рядовом углях распространяется только
на предприятия с открытым способом добычи. Определенные классы по размеру
кусков и содержание в них мелочи и кусков с размерами верхнего предела в углях
должны устанавливаться стандартами технических требований по видам потреб-
ления.
Примеры условных обозначений классов по размеру кусков с указанием
марки угля приведены в табл. 1.22.
§ 3. Классификация по генетическим
и технологическим параметрам
На основе петрографических, химических, физико-химических исследова-
ний углей различных бассейнов и месторождений Советского Союза, проведен-
ных ИГИ, ИОТТ, Укр НИИ Углеобогащением, КузНИИУглеобогащением-
ВУХИНом, УХИНом, ВТИ им. Дзержинского, ВНИИГРИуглем и геологиче-
скими объединениями, а также на основе их генетических особенностей и тех-
нических свойств разработана единая классификация углей по генетическим и
технологическим параметрам, которая представляет собой единую систему коди-
рования бурых, каменных углей и антрацитов и дает комплексную оценку их
генетических и технологических характеристик. Она может быть применена для
учета запасов и определения направлений геологоразведочных работ, разработки
народнохозяйственных балансов, добычи, переработки и определения направле-
ний рационального использования углей и антрацитов, определения объектов
нового строительства предприятий по добыче, обогащению и технологической
переработке углей и антрацитов, разработки рациональных сырьевых баз про-
мышленных предприятий и новых технологических процессов по переработке
углей и эффективной их подготовки к использованию в народном хо-
зяйстве.
В качестве генетических параметров для бурых, каменных углей и антра-
цитов приняты средний показатель отражательной способности витринита и
сумма фюзенизированных компонентов, которые отражают молекулярную струк-
туру, состав и природные особенности углей.
В качестве технологических параметров приняты:
для бурых углей максимальная влагоемкость на беззольное топливо и выход
смолы полукоксования на сухое беззольное топливо;
для каменных углей выход летучих на беззольную массу, толщина пласти-
ческого слоя и показатель РОГА;
для антрацитов объемный выход летучих веществ на беззольную массу и
анизотропия отражательной способности витринита.
Ископаемые угли в зависимости от среднего показателя отражательной спо-
собности витринита (/?, %), теплоты сгорания на влажное беззольное состояние
27
Сорта каменных углей и антрацитов,
Угли
Восточной Сибири
Дальнего Востока
Кавказа
Карагандинского бассейна
Кузнецкого бассейна
Львовско-Волынского бассейна
Норильского угленосного района
Печорского бассейна
Средней Азии
Урала
Донецкого бассейна
Сахалина
Южно-Якутского бассейна
100	50— 100		25 — 50		13-25		6-13		0 — 6		
Плит- ный (П)	Круп- ный (К)		Орех (О)		Мел- кий (М)		Се- мечко (С)		Штыб (Ш)		
				—*			+ +				
1 j								н			
.—					•—		н		.—		
(V*V/o)
МДж/кг) и выхода летучих веществ на сухое беззольное состояние
разделяют на бурые, каменные и антрациты (табл. 1.23).
Угли бурые, каменные и антрациты подразделяют на классы в зависимости
от среднего показателя отражения витринита (табл. 1.24) и типы — в зави-
симости от содержания фюзенизированных компонентов на чистый уголь ОК.
Тип
У, ок. %
20 и менее
3	От	21	до	35	вкл.
4	»	36	»	50	»
6	>	51	»	65	»
Свыше
65
В зависимости от максимальной влагоемкости 1Гтах на беззольное состоя-
ние для бурых углей, выхода летучих веществ Vda^ на сухое беззольное состоя-
ние для каменных углей и объемного выхода летучих веществ на сухое
беззольное состояние для антрацитов, их подразделяют на группы
(табл. 1.25).
В зависимости от выхода смолы полукоксования на сухое беззольное
состояние для бурых углей, толщины пластического слоя Y и показателя РОГА
RI для каменных углей, анизотропии отражательной способности витринита
для антрацита их подразделяют на подгруппы (табл. 1.26).
На основе информации о классе, типе, группе и подгруппе угли бурые,
каменные и антрациты классифицируют по кодовой системе, комплексную оценку
свойств отдельного угля выражают семизначным кодовым числом. Семизначное
кодовое число формируют следующим образом.
23
Таблица 1,22
выпускаемых в угольных бассейнах СССР
Класс, мм
50 — 250	25—100	13 — 50	6 — 25	0—50	0—25	0—13
Плитный крупный (ПК)	Крупный орех (КО)	Орех мелкий (ОМ)	Мелкий с семечком (МС)	Орех с мелким семечком и штыбом (ОМСШ)	Мелкий с семечком и штыбом (МСШ)	Семечко со штыбом (СШ)
Первые две цифры, составляющие одно двузначное число, обозначают
класс и характеризуют среднее значение показателя отражательной способ-
ности витринита 7? для данного класса, увеличенное в 10 раз в соответствии
с табл. 1.24.
Третья цифра обозначает тип и характеризует среднее значение суммы фю-
зенизированных компонентов (интернита) S ОК, увеличенное в 10 раз.
Четвертая и пятая цифры, составляющие одно двузначное число, обозначают
группу и характеризуют: для бурых углей среднее значение максимальной вла-
гоемкости U7max на беззольное состояние; для каменных углей среднее значение
выхода летучих веществ Vda^ на сухое беззольное состояние; для антрацитов
среднее значение объемного выхода летучих веществ на сухое беззольное
состояние для данной группы в соответствии с табл. 1.25.
Шестая и седьмая цифры, составляющие одно двузначное число, обозначают
подгруппу и характеризуют: для бурых углей среднее значение выхода смолы
полукоксования Td$ на сухое беззольное состояние; для каменных углей среднее
значение толщины пластического слоя Y или показатель РОГА /?/; для антра-
цитов среднее значение анизотропии отражения витринита для данной подгруппы
в соответствии с табл. 1.26.
В зависимости от технологических свойств закодированные угли бурые,
каменные и антрациты объединяются в марки.
Бурые угли с различными кодовыми числами подразделяются на 5 марок
(табл. 1.27),
Каменные угли с различными кодами подразделяются на 18марок (табл. 1.28).
Антрациты с различными кодовыми числами подразделяются на 6 марок
(табл. 1.29).
Объединение углей и антрацитов в марки осуществлено в единой класси-
фикации на основе идентичности их поведения при технологической переработке
и использовании.
29
Таблица 1.23
Подразделение углей на виды
Вид угля	R, %	($, МДж/кг о	vdaf, %
Бурый Каменный Антрацит	Менее 0,5 От 0,5 до 2,39 вкл. 2,4 и более	23,87 и менее Свыше 23,87	9 и более Менее 9
Примечание. Угли с показателем отражения витринита R менее 0,5 % и
теплотой сгорания свыше 23,87 МДж/кг относят к каменным; угли с отражательной
способностью витринита, равной 0,5 % и более, и теплотой сгорания равной
23,87 МДж/кг и менее, относят к бурым.
Подразделение углей на классы
Таблица 1.24
Вид угля	Класс	Я. %
Бурый	02 03 04	Менее 0,3 От 0,3 до 0,39 вкл. » 0,4 » 0,49 »
Каменный	06 07 08 09 11 12 14 16 19 22	От 0,5	до	0,64	вкл. » 0,65	»	0,74	» » 0,75	»	0,84	» » 0,85	»	0,99	» » 1	»	1,14	» » 1,15	»	1,29	» >1,3	»	1,49	» >1,5	»	1,74	> » 1,75	»	1,99	» » 2	»	2,39	»
Антрацит	27 33 40 60	От	2,4	до	2,99	вкл. »	3	»	3,59	» »	3,6	»	4,49	» »	4,5	и	более
Таблица 1.25
Подразделение углей на группы
Бурый уголь		Каменный уголь		Антрацит	
Груп- па	^шах’ %	Груп- па	vdaf, %	Груп- па	Vo6f- СМ>/Г
20	Менее 30	42	40 и более	26	Более 220 *
40	От 30 до 45 вкл.	37	От 35 до 40	16	От 100 до 220 вкл.
50	Свыше 45	32	» 30 » 35	07	Менее 100
		29	» 27 » 30		
		26	» 25 » 27		
		23	» 22 » 25		
		19	» 17 » 22		
		15	» 13 » 17		
		10	» 9 > 13		
* При Vda> менее 9 %.
30
Таблиц а'1.26
Бурый уголь
Подразделение углей на подгруппы
Каменный уголь
Антрацит
•pdaf о/
1 sk ’ /о
У, мм
%
27
23
17
13
05
Более 25
Свыше 20
до 25 вкл.
Свыше 15
до 20 вкл.
Свыше 10
до 15 вкл.
10 и более
29	26 п более		25	Менее 35
23	От 22		35	От 35
	до 25 вкл.			до 40 вкл.
19	От 13		45	Свыше 40
	до 21 вкл.			до 50 вкл.
15	От 13		55	Свыше 50
	до 17 вкл.			до 60 вкл.
11	От 10		65	Свыше 60
	до 12 вкл.			до 70 вкл.
07	От 6 до 9 вкл.		75	Более 70
01	Менее 6	13 и более		
00	»	6	Менее 13		
Т а б л и ц а 1.27
Марки бурых углей
Марка	Обозна- чение	Кодовое число
Бурый мягкий	БМ	0215027	0235023 0215023	0235017 0215017	0235013 0215013	0235005 0215005
Бурый плотный витринитовый	БПВ	0234013	0314027	0334013 0314023	0334005 0314017 0314013 0314005
Бурый плотный фюзикитовый	БПФ	0344013	0364005	0444005 0344005	0374005
Бурый твердый витринитовый	Б ТВ	0412017	0432013 0412013	0432005 0412005
Бурый твердый фюзинитовый	БТФ	0442005	0462005	0472005
31
Таблица 1.28
Марки каменных углей
Разряд марки		Марка		Генетическая группа		Код	Примечание
Наименова- ние	Обо- зн а- чение	Наименова- ние	Обозна- чение	Наименование	Обозна- чение		
Длинно- пламенный	д	Длинно- пламенный	д	Длиннопламенный витринитовый	дв	0414201 0614201 0713700 0414200 0614200 0733700 0613701 0613700 0634201 0634200 0633701	Коды 0414201 0414200 при	равном 23,87 МДж/кг и более
				Длиннопламенный фюзинитовый	ДФ	0643700 0743700 0743200 0763200 0772900	
		Длинно- пламенный газовый	дг	Длиннопламенный газовый витринито- вый	ДГВ	0614207 0714207 0613707 0713707 0634207 0734207 0633707 0733707	
				Длиннопламенный газовый фюзинитовый	ДГФ	0743707 0743207	
		Газовый	г	Газовый витринито- вый	ГВ	0614211 0814211 0613711 0813711 0813211 0714211 0834211 0713711 0833711 0734211 0833211 0733711	
Г азовый
Г
Заказ 77
Газовый фюзинито-
вый
Газовый
спекаю-
щийся
Газовый
жирный
отощенный
Газовый
жирный
слабоспе-
кающийся
гжс
Жирный
гжо
ж
Газовый
жирный
отощенный
Газовый
жирный
гжо
ГЖ
Газовый жирный
слабоспекающийся
витринитовый
Газовый жирный
слабоспекающийся
фюзинитовый
ГФ
0743211 0843711
0843211
0614215 0814215
0714215 0813715
0713715 0834215
0734215 0833715
0733715
Коды 0814215
0813715
0834215
0833715
при Y менее
17 мм
гжсв
0813207 0913207
0813707 0933207
0833207
0833707
ГЖСФ
0843207 0943211
0863207 0943207
0862907 0963211
0913211 0933711
0913215 0933715
0913711 0933211
0913715 0933215
0932911
Коды 0913715
0913215
0933715
0933215
0614229 0814223 0913723
0614223 0814219 0913719
0614219 0814215 0934219
0714229 0813723
0714223 0813719
0714219 0813715
0713723 0834219
0733719 0834215
0833715
Коды 0814215
0813715
0834215
0833715
при ¥ = 17 мм
Продолжение табл. 1.28
Разряд марки		Марка		Генетическая группа		Код	Примечание
Наименова- ние	Обо- зна- чение	Наименова- ние	Обозна- чение	Наименование	Обозн а- чение		
Жирный	Ж	Жирный	Ж	_	1		0814229 0913729 1113729 0813729 0913229 1113229 0913223 1113223 0913219 1113219 0933223 1133729 0933219 1133229 1133223 1133219	
		Жирный второй	жв	Жирный второй ви- тринитовый	жвв	0913715 1113215 0913215 1112915 0912915 1112615 0934215 1133215 0933715 1132915 0933215 1132615 0932915 0932615	Коды 0913715 0913215 0933715 0933215 при Y 14— 17 мм
				Жирный второй фю- зинитовый	ЖВФ	0942915 1142915 0942615 1142615	
		Коксовый жирный	кж			0912929 1112929 1212929 0912923 1112923 1212923 0912919 1112919 1212919 0932919 1112629 1212629 0942919 1112623 1212623 1112619 1212619 1132919 1232923 1132619 1232623 1232619	
Коксовый
Отощенный
коксовый
ОК
Коксовый
Отощенный
коксовый
Отощенный
спекаю-
щийся
ОС
Коксовый витринито-
вый
Коксовый фюзи н ито-
вый
кв
1132915
1132615
1132315
1212615
1212329
1212323
1212319
1211923
1211919
1211915
1212315
1232615
1232319
1232315
1412629
1412623
1412619
1412615
1412329
1412323
1412319
1412315
1411929
1411923
1411919
1411915
1432319
1432315
1431915
1612329
1612323
1612315
1611929
1611923
1611919
1611915
1611519
1611515
1631915
1142915 1242615 1442315
1142615 1242315 1441915
1142315 1241915
ОК
Отощенный коксовый витринитовый	окв	1132911 1232611 1132611 1232311 1132311 1231911	
Отощенный коксовый фюзинитовый	ОКФ	0942911 1142911 1242611 0942611 1142611 1242311 0962911 1142311 1241911 0942311 1162611 1262311 0962611 1162311 1261911 0962311	
Отощенный спекаю-
щийся витрин итовый
ОСВ
1411911
1432311
1431911
1431511
1611911
1611511
1631911
1631511
1911515
1911911
1911915
1911907
1911507
Продолжение табл. 1.28
Разряд марки		Марка		Генетическая группа		Код	Примечание
Наименова- ние	Обо- зна- чение	Наименова- ние	Обозна- чение	Нам мен о ван и е	Обозна- чение		
Отощенный коксовый	ок	Отощенный спекаю- щийся	ОС	Отощенный спекаю- щийся фюзинитовый	и	1442311 1641911 1441911 1641511 1441511 1461911	
Коксовый слабоспе- кающийся	КС	Коксовый слабоспе- каюгцийся	КС	Коксовый слабосле- кающийея витрини- товый	ксв	1431907 1611907 1611507 1631907	
				Коксовый слабоспе- кающийся фюзинито- вый •	КСФ	1242307 1442307 1641907 1262307 1441907 1641507 1261907 1441507 1661907 1461907 1661507 1461507	
		Коксовый слабоспе- кающийся низкомета- морфизо- ванный	ксн	Коксовый елабоспе- кающийся низкомета- морфизованный ви- тринитовый	ксн в	0932907 0932607	
				Коксовый слабоспе- кающийся низкомета- морфизова н н ы й фю- зинитовый	КСНФ	0942907 0962607 1132907 1162607 0942607 0962307 1132607 1162307 0942307 0972307 1142907 1172307 1142607 1142307	
Слабоспе-
кающийся
СС
Слабоспе-
кающийся
СС
'Тощий

Слабоспекающийся
низкометаморфизо-
ванный витринито-
вый
Слабосп е кающи й ся
низкометаморфизо-
ванный фюзинитовый
Слабоспекающийся
фюзинитовый
л
ССНВ
ССНФ
ССФ
0813700 0833700
0813200 0833201
0833200
0843200 0863200 0962901 1162601
0842901 0862900 0962900 1162600
0842900 0862901 0962600
0872600 0972600
0962301 1241900 1441901 1641901
0962300 1262301 1441900 1641900
1162301 1262300 1461901 1661901
1162300 1261901 1461900 1661900
1161901 1261900 1471900
1161900 1271901
1172301 1271900
1172300
1171900
Тощий спекаю- щийся	тс	Тощий спекающийся витрин итовый	тсв •	1611501 1631501 1911501 1611500 1631500 1911500	
		Тощий спекающийся фюзинитовый	ТСФ	1441501 1641501 1661501 1941500 1441500 1641500 1661500 1961500 1461501	1671500	1971500 1461500	
Тощий	т *	Тощий витринитовый	ТВ	1611000 1911000 2211000 2231000 1631000 1931000 2211500 2231500	
		Тощий фюзинитовый г-	ч ТФ 1	1641000 1941000 2241000 1661000 1961000 2261000 1671000 1971000 2271000	
Таблица 1.29
Марки антрацитов
Марка	Обо- зна- чение	Кодовое		ЧИСЛО
Антрацит низкоме- таморфизованный витринитовый *	АНВ	2212635 2232635 2212625 2232625	2712655 2712645 2712635 2712625	2732655 3312655 3332665 2732645 3312645 3332655 2732635	3332645 2732625
Антрацит низкоме- таморфизованный фюзинитовый *	АНФ	2242635 2262635 2242625	2742645 2742635 2742625	2762645 3342665 3362665 2762635 3342655 3362655 2762625 3342645 3362645
Антрацит витрини- товый	АВ	4011675 4011665 4011655		4031675 4031665 4031655
Антрацит фюзини- товый *	АФ	4041675 4041665 4041655		4061675 4061665 4061655
Антрацит высоко- метаморфизован- ный витринитовый	АВВ	6010775 6010765 6010755		6030775 6030765 6030755
Антрацит высоко- метаморфизован- ный фюзинитовый	АВФ	6040775 6040765 6040755		6060775 6060765 6060755
• При более 220 см’/г» но при Vda^ не более 9%.
§ 4. Международная классификация углей
Международная классификация углей принята в 1954 г. Комитетом по углю
Европейской экономической комиссии ООН.
/ Классификация охватывает каменные угли и антрациты и производится по
| следующим параметрам: выходу летучих веществ на сухую беззольную массу Vdaf,
I теплоте сгорания Qda? для углей с высоким выходом летучих веществ (>33 %),
*1 спекаемости и коксуемости углей.
Согласно международной классификации угли с высшей теплотой сгорания
влажной беззольной массы до 23826 кДж/кг относятся к бурьпй. Угли с теплотой
сгорания более 23826 кДж/кг делятся на 10 классов (табл. 1.30), из них шесть
(№ 0—5) определяются по выходу летучих веществ и четыре (№ 6—9) — по теп-
лоте сгорания. Классы углей делятся по спекаемости на 4 группы. Спекаемость
определяется показателем РОГА или индексом свободного вспучивания королька
при тигельном коксовании в стандартных условиях. Использование одного или
другого альтернативного (взаимозаменяемого) показателя возможно благодаря
построению классификации по принципу кода.
По показателям коксуемости угли разбиваются на 6 подгрупп. Для опреде-
ления коксуемости приняты взаимозаменяемые параметры Одибера—Арну (мац-
38
симальнос расширение по дилатометру в процентах) или Грей — Кинга (тип
кокса).
Всего по международной классификации установлен 61 тип углей, которые
объединены в 11 статистических групп или торговых марок, а именно: I, II,
Ш, IV, VA, VB, VC, УД, VIA, VIB и VII (см. табл. 1.30).
Каждый уголь характеризуется трехзначным числом (кодовым номером):
первая цифра этого числа обозначает класс угля, вторая — группу, третья —
подгруппу. ’
В соответствии с международной классификацией каменные угли, обозна-
ченные по коду, подразделяются на статистические группы. Они обозначены рим-
скими цифрами (от I до VII); группа V включает подгруппы VA, VB, VC, УД;
группа VI включает подгруппы VIA и VIB (границы отдельных статистиче-
ских групп обозначены жирными линиями) (см. табл. 1.30).
Достоинством международной классификации каменных углей является то,
что она построена по принципу кода с использованием альтернативных (взаимо-
заменяемых) показателей.
Приведенная классификация проста в построении и удобна при пользова-
нии. Существенным недостатком ее является выбор методов Одибера—Арну
и Грей—Кинга для оценки коксуемости углей. Этими методами фактически кос-
венно характеризуют спекаемость угля, а не его коксуемость.
Экспериментальные исследования каменных углей бассейнов СССР пока-
зали, что в ряде случаев приведенная классификация не позволяет разграничи-
вать угли по их способности давать кокс того или иного качества.
Эта классификация применяется для оценки и сравнения углей при разра-
ботке новых месторождений с целью более рационального их использования,
а главное в торговых отношениях между странами при оценке поставляемых углей.
Пример кодирования. Заданный уголь имеет Vda^ — 35,5 %.
По табл. 1.30 угли, имеющие Vdal 33 %, могут относиться к классам № 6, 7, 8,
9, поэтому необходимо использовать вспомогательный показатель — высшую
теплоту сгорания Qs. В данном случае = 35 070 кДж/кг. По табл. 1.30 нахо-
дим, что уголь относится к классу № 6.
Спекаемость данного угля по показателю РОГА RI — 80, т. е. уголь сильно
спекающийся и относится к группе № 3.
Коксуемость угля по параметру Одибера—Арну колеблется от 40 до 50 %,
т. е. заданный уголь умеренно коксующийся и относится к группе № 3.
Следовательно, код данного угля 633.
§ 5. Классификация углей по обогатимости
Обогатимость характеризует способность углей к разделению на соответ-
ствующие продукты. К оценке обогатимости имеются разные подходы: в одних
случаях, обогатимость рассматривается как способность исходного сырья к раз-
делению любыми методами, в других — учитываются особенности выбранных
методов обогащения.
В настоящее время оценку обогатимости углей и классификацию по этому
признаку регламентирует ГОСТ 10100—75.
По этому стандарту показатель обогатимости Т представляет собой отноше-
ние суммарного выхода промежуточных фракций (1400—1800 кг/м3 для камен-
ных углей и 1800—2000 кг/м3 для антрацитов) к выходу беспородной массы
100Тпр/(100-711),
где Тпр — содержание промежуточных фракций, %; уп — содержание пород-
ных фракций (плотностью более 1800 кг/м'3 для каменных углей и более 2000 кг/м3
для антрацитов). В зависимости от значения Т каменные угли и антрациты от-
носят к следующим категориям обогатимости.
т о/
* » /о
До 4 вкл.
Свыше 4 до 10 вкл.
»	10 » 17	»
>	17
Категория обогатимости
1
2
3
Степень обогатимости
Легкая
Средняя
Трудная
Очень трудная
39
Группа по спекающей способности
№ подгруппы
и характер
спекания
Альтерн ати вн ые параметры	
Индекс	Показа-
вспучи-	тель
вания	РОГА
Международная классификация каменных
Число
Первая цифра числа по коду указывает класс
чих веществ если его значение не более
зольного влажного угля кДж/кг, при
Вторая цифра числа по коду указывает труп
Третья цифра числа по коду указывает под
Номера классов
О
Параметры клас
сов
Выход летучих
веществ на сухой
беззольный уголь
Vdaf, %
>3—10
>3—6,5
>3—10
>6,5-10
Высшая теплота —	—	—	—	—
сгорания без*
зольного угля
(кДж/кг), влаж-
ность которого
находится в рав-
новесии с влаж-
ностью окружаю-
щего воздуха в
атмосфере 96%-ной
относительной
влажности при
30 °C
Примечания. 1. Пробы углей, подвергаемых анализу, должны иметь золь
тельно обогащены. 2. 332а — выход летучих веществ >14 —16 %; 332в — выход лету
40
Таблица 1.30
углей по типам и статистическим группам
по коду
Подгруппы по коксуемости
угля, определяемый по выходу лету-
33 %, и по теплоте сгорания без-
выходе летучих более 33 %.
пу угля по спекающей способности.
группу угля по коксуемости
№ подгрупп
и характеристика
Альтерн ати вн ые
параметры
по дилато-
метру,
%
по Грей—
Кингу (тип
кокса) GK
533	633 	 V	733 д		—— 	
532	632	732	832	
523	623 	 V	_723 IA		823	‘———
522	622	722	822			—
521	62 J_ 	 V	721 IB		821	
512	612	712	812	« 1	-
511	611_ 	| V	_zn II 		811	!
500	600	700	800	900
5, чрезмерно кок-
сующиеся
4, коксующиеся
3, умеренно кок-
сующиеся
2, слабо коксую-
щиеся
3, умеренно кок-
сующиеся
2, слабо коксую-
щиеся
1, весьма слабо
коксующиеся
2, слабо коксую-
щиеся
1, весьма слабо
коксующиеся
0, не коксующиеся
>50—140
>0—50
>0—50
Только
сжатие
Только
сжатие
Не размяг-
чающиеся
>Gg
GB—<J8
E-- G
Gi-A
E—G
B—D
E—G
B—D
A
Примерный выход летучих веществ
нижеуказанных классов составляет, %
Класс № 6
То же 7
»	8
»	9
>33—41
>33—44
35—50
42-50
ность не более 10 %; если зольность превышает 10 %, пробы должны быть предвари-
чих веществ >16 — 20 %.
41
ы оценки осно-
использовании кри-
фракционного ана-
Показатель обогатимо-
сти по ГОСТ 10100—75 не
отражает основных характе-
ристик углей — зольности
и выхода легких фракций,
которые определяют возмож-
ное количества и выход
концентрата и режимы раз-
деления.
Кроме того, при зна-
чительном и резко колеб-
лющемся засорении углей
породой, обусловленном при-
меняемой техникой добычи,
этот фактор оказывает суще-
ственное влияние на харак-
теристику углей как объекта
обогащения, а рассматривае-
мым показателем обогати-
мости он не учитывается.
Предложено большое
число графических и ана-
литических методов оценки
обогатимости.
Все
метод
ваны на
вых обогатимости, которые строятся по результатам
лиза. К кривым обогатимости (рис. 1.8) относятся: 1 — кривая элементарных
зольностей, показывающая зависимость между выходом и зольностью элемен-
тарных слоев; р — кривая плотностей, показывающая зависимость между вы-
ходом отдельных фракций и их плотностью; р — кривая средних зольностей
концентрата, показывающая зависимость между выходом всплывших фракций
(концентрата) и их зольностью; 0 — кривая средних зольностей отходов, по-
казывающая зависимость между выходом потонувших фракций (отходов) и их
зольностью.
Результаты фракционного анализа для построения кривых обогатимости,
показанных на рис. 1.8, приведены в табл. 1.31.
С помощью кривых обогатимости устанавливают теоретические выходы
продуктов гравитационного обогащения при заданной зольности, определяют
теоретические условия раздельного обогащения угля нескольких классов круп-
ности с целью установления наибольшего возможного выхода общего концентрата,
находят теоретическую плотность разделения и др.
Многие исследователи занимались изучением кривых обогатимости и их
усовершенствованием для практического использования. Так, Бэрд предложил
характеризовать обогатимость угля содержанием материала, в известных пре-
делах выше и ниже принятой плотности разделения данного угля на состав-
ляющие компоненты.
Пределы отклонения от плотности разделения приняты равными ±100 кг/м3,
при этом свободная порода из расчета исключается (фракции плотностью выше
2000 кг/м3). Кривая Бэрда строится графическим или аналитическим путем по
результатам фракционного анализа (рис. 1.8).
Французские исследователи в качестве показателя обогатимости используют
тангенс угла наклона сс кривой плотностей при соответствующем содержании
смежных фракций (плотностью ±100 кг/м3 от плотности разделения). Например,
при содержании смежных фракций 3 % tg а = 0,25, что характеризует хорошую
обогатимость, а при содержании этих фракций 6 % tg а — 0,5 — обогатимость
трудная.
Г. И. Прейгерзон предложил показатель, аналогичный показателю Бэрда.
Характеристика обогатимости зависит от выхода материала зольностью в пре-
делах ±5 % от зольности слоя на демаркационной линии. Выход материала опре-
42
Таблица 1.31
Результаты фракционного анализа
р, кг/м3 .	V, %	д d о/	Суммарные всплывшие фракции, %		Суммарные потонувшие фракции, %	
			V	Ad	V	Ad
<1300	52,2	3,2	52,2	3,2	100,0	22,0
1300—1400	14,6	10,1	66,8	4,7	47,8	42,5
1400—1500	6,5	19,7	73,3	6,0	33,2	56,7
1500— 1600	4,0	27,4	77,3	7,1	26,7	65,8
1600— 1800	3,6	38,2	80,9	8,5	22,7	72,5
>1800	19,1	79,0	100,0	22,0	19,1	79,0
Абсцисса		Абсцис-	Ордината	Абсцис-	Ордината	Абсцисса
для кри-		са для	для кри-	са для	для кри-	для кри-
вой р		кривой X	вых р, р, л	кривой ₽	вой 0	вой 0
деляется по кривой X. Т. Г. Фоменко обогатимость определяет по кривой X и
характеризует ее коэффициентом обогатимости Д', представляющим собой отно-
шение величины прогиба / кривой X к максимально возможному ее значению F
(см. рис. 1.8) (Д' = /7Д).
Кривая среднего значения обогатимости Л4, по Майеру, отличается от кри-
вой Хтем, что по оси абсцисс откладываются не зольности элементарных фракций,
а число зольных единиц во всплывшем материале (рис. 1.9). Каждая хорда,
проведенная через две определенные точки кривой, представляет собой соответ-
ствующую фракцию, длина ординаты которой показывает выход фракций, а длина
абсциссы — число зольных единиц в этой фракции.
Степень обогатимости угля по кривой М определяется величиной «поло-
винного линейного рассеяния» (см. рис. 1.9, отрезок SS'), которая соответствует
длине абсциссы между точкой S' и точкой S касания прямой, параллельной
лучу Д, а, к кривой М,
Рис. 1.9, Кривые обогатимости по Майеру
43
Приведенные выше методы основаны на результатах подробного фракцией*
кого анализа, что связано с большой затратой времени и труда, к тому же гра*
фическое построение иногда приводит к существенным погрешностям.
К аналитическим методам * оценки обогатимости
углей относится метод С. И. Панченко, по которому категория обогатимости
углей оценивается отношением теоретического выхода концентрата плотностью
менее 1400 кг/м3 к его зольности. В. Я. Топорковым предложен общий индекс
обогатимости Тн, представляющий отношение теоретически достижимого вы-
хода Р концентрата при плотности разделения 1500 кг/м3 к теоретически дости-
жимой зольности А концентрата в этих же условиях
/Th-рм.
/ |В тех случаях, когда в угле содержится много породных фракций, автор
предлагает применять индекс
I |ГВ == 100Р/(АВ),
где В — выход фракции плотностью >1800 кг/м3.
Чем выше значение Тв, тем лучше обогатимость.
По методу Л. И. Улицкого обогатимость оценивается тремя основными
показателями: выходом промежуточных фракций, зольностью концентрата и
удельными потерями органической массы при обогащении. Названные показа-
тели определяются при плотности разделения 1500 кг/м3.
Аналитически учесть одним показателем все факторы, характеризующие
уголь, практически невозможно, так как математическое выражение будет
громоздким, а подсчет трудоемким.
В связи с этим УкрНИИУглеобогащением предлагается проводить предва-
рительную классификацию углей по общим показателям, наиболее полно отве-
чающим требованиям практики обогащения. В данном случае обогатимость
исходных углей оценивают выходам и зольностью легких фракций, так как по
этим показателям судят о выходе и качесТве-ггродуктов обогащсния, которые по-
тенциально можно получить из сырья. Эти показатели также корреляционно
связаны с остальными показателями фракционного состава углей.
При методе, основанном на выходе и зольности легких фракций, индекс
обогатимости То определяется из уравнения
100 —Ул
Adrp AAd')
где Ad и у —соответственно зольность и выход легких фракций, %; Ad—
•	vl	Г*
параметр, определяемый целью использования угля, %; Ay/AArf—параметр,
характеризующий степень вкрапленности и дисперсности минеральных при-
месей в угле.
Произведя замену а=(1/Л^р)2 и Ь —
можно привести к виду
Го = aAd2 + ь (WO-Ул)2-
лгр	J ’
уравнение
Значения параметров а и b для углей различных бассейнов следующие:
Донецкий:
каменный уголь . ................
антрацит ....................
Кузнецкий .......................
Печорский .......................
Карагандинский...................
Львовско-Волынский...............
Южно-Якутский....................
Приморский край .................
0,055
0,040
0,055
0,012
0,011
0,016
0,020
0,004
0,0011
0,0016
0,0011
0,0004
0,0003
0,0002
0,0003
0,0006
♦ Предложено множество различных аналитических методов оценки обогатимости.
Здесь в качестве примера коротко описаны некоторые из них.
44
а	b
Ё зависимости от значения показателя обогатимости Т() произведена кл£С*
сификация донецких углей, связанная с технологическим направлением исполь-
зования обогащенного угля:
Категория обогатимости
Получаемые концентраты
I (0 < т0 < 1)
II (1 < То < 2)
III	(2 < То < 3)
IV	(2 < То < 4)
V	(То > 4)
Чистые и сверхчистые
Для производства металлургического кокса
То же, при пониженном его выходе
Для использования в энергетических целях
Продукты обогащения, которые можно использовать в энер-
гетических целях и для коммунально-бытовых нужд
Для более полной оценки углей как сырья для обогащения целесообразно
использовать цифровое кодирование комплекса показателей, включающих, кроме
выхода и зольности легких фракций, содержание серы в легких фракциях, со-
держание породных фракций, а также крупных и шламовых классов.
Раздел II
ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
УГЛЕОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК И ИХ ОЦЕНКА
Глава 1
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
Основное назначение обогащения заключается в разделении рядовых углей
на полезную и балластную части для повышения эффективности их использо-
вания. При этом на современном этапе развития технологии и техники обогаще-
ния должно быть обеспечено максимальное извлечение горючих компонентов
в товарные продукты.
Полнота извлечения полезной части обогащаемых углей в товарные продукты
и наиболее экономичный ассортимент последних могут быть достигнуты при
наиболее полном соответствии применяемых для обогащения процессов и обору-
дования, характеристике обогащаемых углей и требованиям к качеству и ассор-
тименту товарных продуктов.
Различные сочетания технологических операций и их аппаратурное осна-
щение, а также принятую последовательность и взаимосвязь представляют
технологическими схемами фабрики, схемами цепи аппаратов и схемами отдель-
ных технологических комплексов, например, водно-шламовой схемой или схемой
флотации.
В практике углеобогащения используют различные формы графического
представления технологических схем и схем цепи обогатительных аппаратов,
отличающихся различным объемом и содержанием информации.
§ 1. Способы представления схем цепи аппаратов
и технологических схем
Схема цепи аппаратов (рис. II. 1) — изображение аппаратурного оснащения
обогатительной фабрики, отражающее последовательность установки (располо-
жения) машин и аппаратов.
Технологическая схема (рис, 11.2) — изображение последо-
вательности технологических операций и движения потоков продуктов перера-
ботки, отражающее технологические функции машин и аппаратов, предусмотрен-
ных в схеме.
Качественно-количественная технологическая
схема (рис. П.З) —изображение технологической схемы с качественной и
количественной характеристикой потоков исходного материала, промежуточ-
ных и конечных продуктов переработки.
Кроме технологических схем фабрики, в инженерной и исследовательской
практике принято составление технологических схем отдельных комплексов
углеобогатительной фабрики. К таким схемам относятся: водно-шламовая схема;
технологическая схема отсадки; технологическая схема флотации; технологи-
ческая схема обогащения крупного (мелкого) угля в тяжелых средах, отражаю-
щая, кроме потоков продуктов обогащения, также потоки и результаты обработки
разделительной среды; схема вакуумного фильтрования шламов (рис. II.4),
отражающая, кроме потоков и качества твердых продуктов фильтрования, ком-
муникационные связи и параметры потоков воздуха и жидкости.
Составляются также технологические схемы других комплексов и узлов обо-
гатительной фабрики, например, углеприема и дозировки.
Схемы углеобогатительной фабрики могут представлять как планируемую
или проектируемую последовательность установки оборудования и результаты
работы примененной техники и технологии, так и фактическое положение на
46
Уголь класса 0~13мм
Рис. II.1. Схема цепи аппаратов:
1 — грохот классификационный (отверстия сит 25 и 13 мм); 2 — грохот обесшламли-
вающий (отверстия сита 13 мм); 3 — сепаратор тяжелосредный; 4, 6 — грохот для
обезвоживания и промывки соответственно концентрата и отходов; 5 ~ сепаратор
электромагнитный; 7 — обогатительно-обезвоживающий комплекс; 8 — багер-зумпф;
9 — центрифуга фильтрующая; 10, 14 — радиальный сгуститель; 11 — гидроциклон
сгустительный; 12 — воронка сгустительная; 13 — вакуум-фильтр ленточный; 15 —
илонакопитель
Рис. II.2. Технологическая схема:
1 — яма привозных углей (вместимость 420 т); 2 — грохот предварительной классифи-
кации (отверстия сит 150 мм); 3 — дробилка двухвалковая зубчатая; 4 — грохот подго-
товительной классификации (отверстия сит 13 и 3 мм); 7,8 — машина отсадочная; 9 —
дробилка молотковая; 5,10 — грохот для обезвоживания соответственно крупного и мел-
кого концентратов (отверстия сит 1 мм); 6, 14 — центрифуга фильтрующая вертикальная;
11 — гидроциклон сгустительный; 12 — аппарат для подготовки флотационной пульпы;
13 — грохот обезвоживающий шламовый; 15 — флотационная мащина; 16 — вакуум-
фильтр; 17 — илонакопитель	’ '
-13 мм
У -33
О =115,5
w = 13
Рядовой уголь
у =100
0=350
Оборотная вода (на брызгала}
+ 13 мм
(ГИС л 72, отверстия сит
25 и 13 мм)
О =234,5
W~12^
Обесшла мли вание
fl =*5
Ad=45
Ш-150
4=300
Оборотная
вода
нный
икт
0=55
Сгущение
(Нижний радиальный
сгуститель ), 072м
Слив
+ 13 мм
4=33,8
0=133,3
Ad=40,6
Обогащение в тяжелых средах
-13 мм
4=42,2
0 = 147,7
Ad=37,4
4=364.
Концентрат (Сепаратор,, Дрюбой ”J Отходы
(ГИСЛ 72,отверстия сит 13мм}
4 = 40,1
0 = 140,2
Ad=>37
4 = 314,0 ,
Обогащение отсадкой
Ad=45
18 = 150
4=50
Сгущенный
продукт
Ш~265
4=207
Сгл
^ГЦ 630)
0=22,8
АЛ=24Д
4=57' V
Обезвоживание
щение
0=52,2
А* =48
4=150
0=25,5
Ш=150
4=170
у* 23
О =80,5
О-58 Л
Отходы
Обезвоживание
5 Обезвоживание
ООК
Концентрат
(ГИСЛ 72,отверстия
сит 13 и 1мм)	§

Концентрат
У =22
0’77
Ad=13,5
W=11
Кондиционная сус-
пензия в систему.
Уголь
0-13 мм
4=54
0=183 -
W =14,5
Ai=?s 1^. У
А 25	|	Ad=50
Регенерация
магнетита (Iста дия)
1ГИСЛ 72, отверстия
сит 13 и 1мм)
4=0,8	4=16
О =56
Аа=7в,4
[ЗБМ-80/250)
Хвосты
§
$
tj
Регенерация
§ магнетита (Лстадия}
&
(ЗОН-80/f 70}
Переливу
Отходы
4=22
0 = 77
Ad=76,3
W = 12
Хвосты
0=6,3
Ad=36,1
4 = 40 1
fl =21
Ad = 73
4=4
0’125,7
V=3S
4 =3в,5
(ленточный фильтр
лую)
Обезвожен-
ный шлам
0 =21
Ad =24.3
W=25
Фильтрат
Q=34
Ad=47,1
4=200
Концентрат
4 = 15,5
0=54,3
Ad=l8,1
Ш=337
I У -410
Обезвоживани е
багер-
Овезвоживоние
(центрифуга
НВШ 1000)
Фугат
4 = 0,5
Ad=22
4 = 10
зумпф Слив
4=23
О =80,5
Ad=40,5
18=213 I____
4=377
Концентрат
W=14
0 = 1,8
Ad=30
4=50
Сгущение
(Верхний радиаль-
ный сгуститель,
9 12м)
Рис. IL3. Каче-
ственно-количе-
ственная схема
8 нако-
Илы
пителъ
Ad=55J
4=20
Слив
0=27
18=150
4=180
Оборотная
вода
баланс продуктов
обогащения
Продукты	Выхов, %	Зольности
Концентрат	22	13,5
Уголь (0-13мм)	54	29,1
Отходы	22	76,3
Илы	2	55,3
Итого (исходный материал}	100	36,7
0=52,5
Ad=45
Ш=150
4=350
Сжатый воздух
В оборот
35~40м3/ч
Фильтрованная
умягченная вода
В наружные шламо-
вые отстойники
Горячая вода
в сборник
умягченная
вода

б~7м3/ч
Фильтрованная
8500~9000м5/ч Саку ум
Обезвоженный фло-
токонаентрат №21 1247*
Горячая вода
6 сборник
Рис. II.4. Схема вакуумного фильтрования шламов:
1 — вакуум-фильтр дисковый; 2 — вакуум-насос водокольцевой; 3 • - гидрозатвор; 4 —
насос; 5 — воздуходувка водокольцевая
фабрике по результатам обследования и уточнения перечня действующего обо-
рудования, последовательности его установки и технологических параметров и
показателей его работы.
Исходной информацией для составления схем углеобогатительных фабрик
являются:
последовательность процессов и аппаратов; техническая характеристика
оборудования; гранулометрический и фракционный составы исходного угля и
продуктов обогащения; характеристика (количественная и качественная) потоков
исходного угля и продуктов его переработки; объем воды в потоках продуктов
переработки во всех узлах технологической схемы.
При исполнении технологических схем и схем цепи аппаратов используют
условные обозначения машин и аппаратов углеобогатительных фабрик.
В практике применяют различные обозначения, которые отличаются нагляд-
ной информативностью. Одной из распространенных форм условных изображений
является «палочное», при котором все машины и аппараты обозначаются отрез-
ком линии. В литературе, проектах обогатительных фабрик и изображении ма-
шин и аппаратов на мнемосхемах щитов управления нашли применение различ-
ные условные обозначения их. Международной организацией по стандартиза-
ции- (ИСО) рекомендованы обозначения, представленные па рис. II.5. Отрасле-
вым стандартом Минуглепрома СССР (ОСТ 12.19.003—77) для графического изоб-
ражения оборудования и производственных объектов фабрик, в том числе и мне-
мосхем в системах диспетчеризации, приняты типовые символы (рис. П.6).
Широкое распространение в схемах, помещенных в литературе и в проектах
углеобогатительных фабрик, получили условные изображения оборудования и
производственных объектов фабрик, показанные на рис. II.7.
Схемы, отражающие баланс воды или продукта (компонента), могут быть
представлены в виде замкнутого либо разомкнутого контура в зависимости от
характера потока (циркулирующий или разомкнутый) (рис. II.8).
В связи с тем, что продукты обогащения характеризуются не только извлече-
нием в них отдельных компонентов, но и удельным содержанием этих компонентов
в данном продукте, а также общим выходом каждого продукта, графики, пред-
ставляющие распределение данного компонента и его массовую долю в получен-
цом продукте, должны это отражать. Наряду с различными количественными
49
Рис. 11.5. Условные обо-
значения для технологи-
ческих схем, принятые
стандартом ИСО (число
стрелок соответствует чи-
слу подаваемых компонен-
тов):
1 — конвейер; 2 — элева-
тор; 3 — вагон; 4 — вагонет-
ка (до 0,7 м3); 5 — опроки-
дыватель вагонов; 6 — оп-
рокидыватель вагонеток (до
0,7 м3); 7 — подвесная ка-
натная дорога; 8 — насос;
9 — вентилятор; 10 — ком-
прессор; 11 — питатель; 12 —
грохот; 13 — грохот двух-
дечный; 14 — брызгальное
устройство; 15 — механиче-
ский классификатор; 16 —
циклон - классификатор;
17 — обеспыливатель; 18 —
породоотборный конвейер;
19 — породоотборный стол;
20 — дробилка «Брэдфорд»;
21 — отсадочная машина;
22 — аппарат для пневмати-
ческого Обогащения; 23 —
тяжелосредный сепаратор;
24 — тяжелосредный- цик-
лон; 25 — моечный желоб;
26	— концентрационный
стол; 27 — флотома iii ина:
28 — контактный чан; 29 —
магнитный сепаратор для
регенерации суспензии; 30 —
магнитный сепаратор для
извлечения случайных кус-
ков железа; 31 — бункер
дренажный; 32 — центри-
фуга; 33 — вакуум-фильтр;
34 — фильтр-пресс; <35 —
обезвоживающий грохот;
36 — пирамидальный от-
стойник; <37 — сгуститель;
38 — конический сгуститель
(воронка); 39 — сгуститель-
ный циклон; 40 — насосный
зумпф; 41 — смесительный
чан; 42 — пруд-отстойник;
43 — термическая сушилка;
44 — точка отсоса пыли; 45—
пылеуловитель; 46 ~ дро-
билка крупного дробления;
47	— дробилка среднего
дробления; 48 — дробилка
тонкого дробления; 49 —
смеситель; 50 — бункер;
51 — весы; 52 — механиче-
ский пробоотборник
СЛ
1 ’/z	16	.1	31	1 1 ° 1 1	46 t юн 1 С^У	61 [®]	ОООО оооо	83 OQ J°%o	I
2	17 	32	¥7	62 л» *%?	7S о о ОрО	90 ооооо	I
3 ^7	18	<30 1 i	48 ГГ	63	77 4S5	S1
ч	,3 и	JV	Г--, <??	49	64	7в i Ъ±1	9г 1	1 у~с5Г
5	м	35 и	50 iSJtJ.		73	|	93
	21	ЗБ	„ {1	i^gj-j	(^7	П Z)
7 г	22	37 (£)	52 0	67	81 /^\	95
8	23 д	38	 м	5J	68 с_э	82	9S У
Рис. II.6. Типовые символы графического изображения оборудования и производственных объектов углеобо-
гатительных фабрик, принятые в отраслевом стандарте Минуглепрома СССР:

(Продолжение подписи см. на 54)
1 — дробилка щеКовая; 2 — сепаратор барабанный; 3 — сепаратор электромагнитный;
4 — гидроцпклон сгустительный; 5 — фильтр-пресс; 6 — бассейн шламовый; 7 — эле-
ватор; S — питатель качающийся; 9 — питатель дисковый; 10 — дозатор реагента; 11 —
конвейер скребковый; 12 — концентрация метана; 13 — машина для разделения проб;
14 — ремонт; 15 — ремонт электрической части; 16 — дробилка конусная; 17 — сепара-
тор тяжелосредный колесный двухпродуктовый; 18 — железоотделитель; 19 — пылеуло-
витель-циклон; 20 — электрофильтр; 21 — воронка сгустительная; 22 — элеватор обез-
воживающий; 23 — кран мостовой; 24 — питатель вибрационный; 25 — форсунка оро-
шения; 26 — конвейер пластинчатый; 27 — задвижка водопроводная; 25—бункер угля;
29 — самосвал; 30 - ремонт механической части; 31 — дробилка одновалковая; 32 —
сепаратор тяжелосредный колесный трехпродуктовый; 33 — машина отсадочная пневма-
тическая; 34 — пылеуловитель мокрый; 35 — фильтр рукавный; 36 — сушилка бара-
банная; 37 — плотномер; 38 — кран козловой; 39 — пеногаситель; 40 — вибратор: 41 —
конвейер ленточный 1; 42 — вакуум-насос; 43 — питатель под бункер; 44 — станция
насосная; 45 - ремонт средств автоматики; 46 — дробилка молотковая; 47 — аэро-
суспензионный сепаратор; 48 — машина отсадочная двухступенчатая; 49 — центрифуга
осадительная; 50 — сгуститель радиальный; 51 — труба-сушилка; 52 — влагомер; 53 —
вагоноопрокидыватель; 54 — аппарат для кондиционирования флотационной пульпы;
55 — машина водокольцевая (вакуум-насос); 56 — конвейер ленточный 2; 57 — котель-
ная; 58 — склад угольный; 59 — локомотив для железнодорожных вагонов; 60 — эле-
мент изображения загруженного транспортного оборудования; 61 — мельница барабанная;
62 — сито дуговое; 63 — машина отсадочная трехступенчатая; 64 — центрифуга филь-
трующая; 65 — сгуститель пирамидальный; 66 — сушилка с кипящим слоем; 67 — зо-
ломер; 68 — бак с внутренним давлением выше атмосферного; 69 — мешалка; 70 — воз-
духодувка; 71 — бункер-конвейер; 72 - - емкость аккумулирующая с затвором; 73 —
комплекс погрузки угля; 74 — весы вагонные; 75 — грохот двухситный; 76 — грохот
барабанный; 77 — машина флотационная; 78 — фильтр дисковый вакуумный; 79 — от-
стойник секционный; 80 — установка приточная; 81 — пробоотборник; 82 — бак с вну-
тренним давлением ниже атмосферного; 83 — шибер перекидной; 84 — вентилятор; 85 —
весы конвейерные; 86 — грохот; 87 вагон железнодорожный; 88 — комплекс загрузки
автомашин; 89 — грохот трехситный; 90 — грохот обезвоживающий; 91 — гидроциклон
обогатительный; 92 — фильтр ленточный; 93 — отстойник с элеватором; 94 — конвейер
катучий; 95 — емкость для пульпы; 96 — бункер обезвоживающий; 97 — двигатель
пульпы; 98 — насос; 99 — установка компрессорная; 100 — сбрасыватель плужковый;
101 — устройство маневровое железнодорожных вагонов; 102 — породный отвал
оценками распределения и удельного содержания компонентов в продуктах обо-
гащения, кроме определения их извлечения, в практике углеобогащения нашли
применение коэффициенты, отражающие отношение массовой доли компонента
в исходном угле и продуктах обогащения. Например, коэффициент остаточной
серы в продуктах обогащения и исходном угле
ьост к ' исх
Этот коэффициент, получивший широкое применение, удобен для прогноз-
ной оценки качества концентрата, несмотря на то, что он не отражает извлечения
серы в продукты обогащения и ее распределения.
§ 2. Применяемые технологические схемы
Обогатительные фабрики как действующие, так и проектируемые значительно
отличаются друг от друга применяемыми технологическими схемами и их аппа-
ратурным оснащением, что обусловлено характеристикой обогащаемого угля и
требованиями к качеству и ассортименту выпускаемых продуктов обогащения.
Основными отличительными признаками технологических схем являются:
охват механическим обогащением классов крупности исходного угля; качество
и ассортимент товарных продуктов обогащения.
По охвату механическим обогащением классов крупности можно выделить
следующие технологические схемы:
обогащение только крупных классов размером более 25 (13) мм с раздель-
ной отгрузкой продуктов обогащения и необогащенных отсевов. Эта же схема
может быть осуществлена при совместной отгрузке смеси крупного концентрата
и необогащенного отсева (рис. II.9);
обогащение крупных и средних классов размером более 6 (3) мм с совмест-
ной или раздельной отгрузкой продуктов обогащения и необогащенных отсевов
с использованием для обогащения процесса отсадки (рис. 11.10) или обогащения
в тяжелых средах (рис. 11.11);
54
обогащение зернистых углей без обогащения шламов крупностью менее
0,5 мм с совместной отгрузкой продуктов обогащения и нсобогащепных шламов
(рис. II. 12);
обогащение всех классов крупности (рис. 11.13);
В последнее время для эффективной регенерации оборотной воды применяют
флотацию шламов в схемах обогатительных фабрик, предусматривающих обо-
гащение только крупных классов, например, на обогатительной фабрике при
ш. «Комсомолец Донбасса» (рис. 11.14).
По качеству концентрата и ассортименту^продуктов обогащения техноло-
гическиё'"схемы бывают:	-	-• —-
с выпуском одного товарного продукта. Схема получила распространение
при обогащении энергетических углей таких марок, из которых не выделяются
сорта по классам крупности (например, угли марки Т Донецкого бассейна);
с выпуском одного товарного продукта и разделением его на сорта по клас-
сам крупности. Схема получила распространение при обогащении антрацитов
и энергетических углей, выделение сортов по классам крупности из которых
является целесообразным, например, при обогащении углей марок Г и Д
(рис. 11.15). Одним из вариантов схемы с выделением крупного и мелкого обо-
гащенного углей при переработке энергетических углей марок Г и Д является
применение операции частичного сухого отсева мелкого класса (<13 мм) и при-
садка его к обогащенному углю этого класса. Такая схема реализована на ЦОФ
«Червоноградская»;
с выпуском двух товарных продуктов (концентрата и промпродукта). Схема
получила широкое распространение при обогащении углей для коксования и
для других технологических целей. Применяется в случае, если к концентрату
предъявляются повышенные требования по качеству, что предопределяет обо-
гащение всего рядового угля (крупного, мелкого и шламов) (рис. 11.16). Одной
из разновидностей такой схемы может быть выпуск концентрата двух сортов —
для технологических нужд, отвечающего повышенным требованиям по зольности
и технологическим свойствам, и для энергетических целей, допускающих повы-
шенное (по сравнению с зольностью концентрата для технологических целей)
засорение его балластными компонентами (в основном за счет сростков п шла-
мовых классов);
с выпуском двух товарных продуктов и разделением одного из них на сорта
по классам крупности. Схема получила распространение при обогащении газовых
углей для коксования, если целесообразным является выделение крупного класса
для коммунально-бытовых или специальных нужд (рис. 11.17), а также при глу-
боком обогащении антрацита с выпуском концентрата для технологических
целей, что связано с выделением промпродукта.
При современных условиях добычи, характеризуемых повышенным содер-
жанием породных примесей в добываемых углях, особенно в крупных классах,
широкое распространение получили технологические схемы, в которых для
обогащения крупных классов применены тяжелые среды, мелких классов — от-
садка, шламов — флотация (рис. 11.18 и 11.19).
При обогащении коксующихся углей трудной обогатимости с высоким вы-
ходом промежуточных фракций нашло применение переобогащение промпро-
дукта в циклонах с тяжелой средой (рис. 11.20). Новое направление в техноло-
гических схемах, связанное с применением в качестве основного обогатительного
аппарата циклонов с тяжелой средой, осуществлено в проекте обогатительной
фабрики разреза «Нерюнгринский» (рис. II.21).
Изменение качества рядовых углей, необходимость сокращения потерь с от-
ходами, повышение требований к охране окружающей среды, ассортименту и
качеству товарных продуктов обогащения, а также увеличение мощности фабрик
и стремление к однопоточности определили направления развития технологи-
ческих схем, аппаратурного оснащения углеобогатительных фабрик и примене-
ния обогатительного и вспомогательного оборудования большой производи-
тельности.
Одно из таких направлений — устранение существенного различия в тех-
нологических схемах фабрик для обогащения коксующихся и энергетических
углей в отношении охвата механическим обогащением классов крупности. При
этом сохраняется отличие в схемах, определяемое режимами разделения и заклю-
55
56
Рис. 11.7. Условные обозначения технологического и транспортного оборудования в отечественных схемах
углеобогатительных фабрик:
1 — вагоноопрокидыватель роторный; 2 — дробилка; 3 — грохот цилиндрический (барабанный); 4 — отсадочная машина
двухступенчатая; 5 — стол концентрационный; 6 —сгуститель конусный; 7 — питатель реагентный; 8 — циклон-пылеуло-
витель батарейный; 9 — воздуходувка; 10 — вагоноопрокидыватель боковой; 11 — мельница; 12 — барабанный грохот-
дробилка; 13 — отсадочная машина трехступенчатая; 14 — гидроциклон обогатительный двухпродуктовый; 15 — гидро-
классификатор; 16 — агрегат для кондиционирования пульпы; 17 — циклон-пылеуловитель с орошением; 18 — ком-
прессор; 19 — яма привозных углей; 20 — конвейер ленточный; 21 — грохот односитный; 22 — машина флотацион-
ная; 23 — гидроциклон обогатительный трехпродуктовый; 24 — гидроциклон сгустительный (классификационный); 25 —
делитель пульпы; 26 — фильтр-пылеуловитель; 27 — вентилятор; 28 — бункер: 29 — конвейер ленточный с разгрузочной
тележкой; 30 — грохот двухситный; 31 — желоб моечный; 32 — центрифуга обогатительная; 33 — центрифуга осадитель-
ная; 34 — мешалка; 35 — сбрасыватель плужковый; 36 — шламовый бассейн; 37 — питатель; 38 — конвейер катучий;
39 — грохот гидравлический; 40 — отсадочная машина пневматическая; 41 — багер-зумпф; 42 — центрифуга фильтру-
ющая; 43 — пеногаситель; 44 — пробоотборник на конвейере; 45 — наружные шламовые отстойники (механизированные);
46 — металлоуловитель электромагнитный; 47 — конвейер для породовыборки; 48— дуговое сито; 49 — сепаратор пневма-
тический; 50 — емкость (сборник технологического назначения); 51 — вакуум-фильтр дисковый; 52 — сепаратор элек-
тромагнитный; 53 — пробоотборник на перепаде; 54 — илонакопитель; 55 — весы ленточные; 56 — конвейер скребковый;
57 — тяжелосредный сепаратор двухпродуктовый; 58 — сепаратор суспензионный; 59 — отстойник пирамидальный; 60 —
вакуум-фильтр ленточный; 61 — сушилка термическая с топкой; 62 — насос; 63 — брызгало; 64 — весы вагонные; 65 —
элеватор; 66 — тяжелосредный гсепаратор трехпродуктовый; 67 — сепаратор шнековый; 68 — сгуститель радиальный;
69 — фильтр-пресс; 70 — циклон-пылеуловитель; 71 — вакуум-насос
Отходы
Отсадка
6
68
8
Обезвоживание
38
Промпродукт
104
—
~ 75 ~
-1500
-_1.55в-_
- 43 —
Концентрат
Чистая вода
_ 269
-—1625 _
х. 1832 —
\ 147	______
| Обезвоживание
300
135
365
820
Обезвоживание
176
104
365
нт
234
10
37
10
2
106
^-33
660
685
43
10
93
200
50
Рядовой
30
88
34
СУ„„ \Класси
зии
30
103
950
150 733
Обесшламливание
На обога-
щение 8
тяжелой
- уголь
-435

450
874
1220.
370-
191 '
259
бахи оборотной воды
^_~^_118 ~
— 2353
2443-------
— 43-------
— 153
-1604
-1726
—32
Сгущение
17
542
5551-
30
6
14
19
320
107
278
360
297
1114
262
269
\9лавлив. шлама\ \Фильтрование

16
540
552	.
29 \Осветление I 3
390м3 ГЙ
Отходы
16
150
162
100
Флотационный
концентрат
103
Рис. II.8. Баланс продуктов водно-шламового хозяйства: первая цифра сверху —
производительность, т/ч; вторая — расход воды, м3/ч; третья — расход пульпы,
м3/ч; четвертая — содержание твердого, г/л
58
Рис. II.9. Схема цепи аппаратов установки, обогащающей только крупный класс
(ОФ им. Абакумова ПО «Донецкуголь»):
1 — грохот предварительного грохочения (отверстия сит 80 и 25 мм); 2 — сепаратор тяже-
лосредный двухпродуктовый (с наклонным колесом); 3 — грохот для обезвоживания и
промывки соответственно концентрата и отходов (отверстия сит 10 и 1 мм); 4 — регуля-
тор плотности суспензии; 5 — делитель; 6 и 7 — сборник соответственно кондиционной
и некондиционной суспензии; 8 — сепаратор электромагнитный; 9 —- кран козловой с
грейфером; 10 — наружный шламовый отстойник
Рис. 11.10. Схема цепи аппаратов фабрики, обогащающей крупные и средние
классы угля (ЦОФ «Кондратьевская» ПО «Донецкуглеобогащение»):
1 — яма привозных углей; 2 — грохот предварительной классификации (отверстия сита
150 мм); 3 — дробилка двухвалковая зубчатая; 4 — грохот подготовительной классифи-
кации (отверстия сит 13 и 3 мм); 5, 14 — центрифуга фильтрующая вертикальная; 6,
10 — грохот для обезвоживания соответственно крупного и мелкого концентрата (отвер-
стия сит 1 мм); 7, 8— машина отсадочная; 9 — дробилка молотковая; 11 — гидроциклон
сгустительный; 12 — аппарат для подготовки флотационной пульпы; 13 — грохот обез-
воживающий шламовый; 15 — флотомашина; 16 — вакуум-фильтр дисковый; 17 — ило-
накопитель
69
Рядовой уголь 0-150мм
-13мм
Классификация
ГИСЛ 72
Оборотная вода
на брызгала
+13мм У------------
Обесш ламливание
Оборотная
вода
* 13мм |
Обогащение 8
тяжелых средах
Сепаратор,, Л рыбий* 1
/	Отходы^
ГИСЛ 72
Обогащение отсадкой
Сгущение
Нижний радиаль-
\ный сгуститель
Сгущение
'гущенный Г""—
продукт I 1 4 взи
Обезвоживание
Сгущенный
продукт
Слив
Слив
Концентрат, f	Отходы^
Обезвоживание Обезвоживание
ГИСЛ 72
ГИСЛ 72
Отходы
Концентрат
Концентрат
13~50мм
Кондицион-
ная суспен-
зия а сис-
тему
Некондиционная
сцепензия
Обезвоживание
Багер -
^Уголь
*кл. О- 13мм
Регенерация
ЭБМ 80/250
Отходы
Концентрат^у^ф
' Отходы
11 Регенерация
80/170
Шлам
Обезвоживание 
Слив
Концентрат
НВШ 1000
Фугат
Ленточный
фильтр ЛУ10
Фильтрат
Обезвожен-
ный шлам
Сгущение
верхний ра-
диальный
сгуститель
Слив
Илонакопитель
Оборотная ।
вода *
j
Рис. 11.11. Технологическая схема обогатительной фабрики с применением про-
цесса обогащения в тяжелых средах (на примере ЦОФ «Кураковская» ПО «До-
нецкуглеобогащение»)

Рис. 11.12. Схема цепи аппаратов фабрики для обогащения зернистых углей
без обогащения шламов (ГОФ «Обуховская» ПО «Гуковуголь»):
1 — яма привозных углей; 2 — грохот предварительного грохочения; 3 —дробилка двух-
валковая зубчатая; 4 — грохот классификационный (отверстия сит 25 и 13 мм); 5 — се-
паратор тяжелосредный; 6 — грохот обезвоживающий; 7 — сепаратор электромагнит-
ный; 8 — устройство загрузочное; 9 — машина отсадочная; 10 — грохот (отверстия сит 10
и 6 мм); 11 -— багер-зумпф; 12 — центрифуга вертикальная; 13 — вакуум-фильтр диско-
вый; 14 — сгуститель; 15 — вакуум-фильтр ленточный; 16 — грохот подсевной (отвер-
стия сита 13 и 25 мм); 17 — труба-сушилка; 18 — грохот (отверстия сит 50 и 70 мм)
60
Рис. 11.13. Схема цепи аппаратов фабрики, обогащающей все классы крупности
(ОФ «Нагольчанская» ПО «Антрацитуглеобогащепие»):
1 — вагоноопрокидыватель; 2 — грохот цилиндрический; <3 — дробилка двухвалковая
зубчатая; 4 — грохот мокрой классификации (отверстия сит 13 мм); 5, 13 — багер-зумп-
фы; 6 — машина отсадочная; 7 — грохот для обезвоживания мелкого концентрата (от-
верстия сита 6 мм); 8, 14 — центрифуга вертикальная фильтрующая; 9 — сепаратор
электромагнитный; 10 — сепаратор тяжелосредный двухпродуктовый; 11 — грохот для
обезвоживания и промывки отходов и концентрата (отверстия сита 1 мм); 12, 18 — гидро-
циклон сгустительный; 15, 16 — сгуститель радиальный; 17 — вакуум-фильтр ленточ-
ный; 19 — сушилка пневмосопловая; 20 — вакуум-фильтр дисковый; 21 — флотомашина;
22 — аппарат для кондиционирования флотационной пульпы; 23, 24 — грохот для рассор-
тировки концентрата на классы (отверстия сит 50 и 25 мм, 25 и 13 мм); 25 — сгуститель;
26 — фильтр-пресс; 27 — смеситель отходов
Рис. 11.14, Схема цепи аппаратов фабрики с обогащением только крупных клас-
сов и регенерацией оборотной воды методом флотации (ОФ при шахте «Комсо-
молец Донбасса» ПО «Шахтерскантрацит»):
1 ~~ грохот цилиндрический; 2 — дробилка двухвалковая зубчатая; 3 — грохот обес-
шламливающий (отверстия сит 25 и 13 мм); 4 — сепаратор тяжелосредный двухпродук-
товый; 5 грохот для обезвоживания концентрата и отходов; 6 — сепаратор электромаг-
нитный; 7 — багер-зумпф; 8 — центрифуга обезвоживающая фильтрующая; 9 — гидро-
циклон сгустительный; 10 — сушилка барабанная; 11 — аппарат для кондиционирова-
ния флотационной пульпы; 12 — флотомашина; 13 — вакуум-фильтр дисковый; 14 —
сгуститель радиальный; 15 — гидроотвал
61
21
Рис. 11.15. Схема цепи аппаратов обогатительной фабрики с выпуском одного
товарного продукта и разделением его на сорта по классам крупности (ЦОФ
«Ворошиловградская» ПО «Ворошиловградуглеобогащение»):
1 — вагоноопрокидыватель; 2 — грохот цилиндрический; 3 — дробилка двухвалковая
зубчатая; 4 — грохот классификационный (отверстия сит 13 мм); 5 — сепаратор тяжело-
средный; 6 — грохот обезвоживающий; 7 — сепаратор электромагнитный; 8 — устрой-
ство загрузочное; 9 — машина отсадочная; 10 --- багер-зумпф; 11 • • гидроклассификатор;
12, 13, 15 — гидроциклон диаметром 1000, 630, 350 мм; 14 — грохот шламовый; 16 —
вакуум-фильтр ленточный; 17 — флотомашина; 18 — аппарат для кондиционирования
пульпы; 19 — центрифуга вертикальная; 20 — вакуум-фильтр дисковый; 21 — барабан
сушильный; 22 — сгуститель радиальный
флотации.
Рис. 11,16. Схема цепи аппаратов обогатительной фабрики с выпуском двух то-
варных продуктов (ЦОФ «Суходольская» ПО «Ворошиловградуглеобогащение»):
1 — опрокидыватель; 2 — грохот предварительного грохочения; 3 — дробилка двух-
валковая зубчатая; 4 — грохот классификационный (отверстия сит 25 и 13 мм); 5 — сепа-
ратор тяжелосредный двухпродуктовый (I стадия); 6 — сепаратор тяжелосредный двух-
продуктовый (II стадия); 7, 9, 10 — грохот для обезвоживания и промывки соответствен-
но концентрата, промпродукта и отходов; 8 — регулятор плотности суспензии; 11 — дро-
билка молотковая; 12 — сепаратор электромагнитный; 13 — устройство загрузочное;
14 — машина отсадочная (I стадия); 15 — гидроциклон классификационный; 16 — от-
стойник пирамидальный; 17 — грохот обезвоживающий (отверстия сит 6 и 1 мм); 18 —
центрифуга вертикальная фильтрующая; 19 — машина отсадочная (II стадия); 20 — сгу-
ститель радиальный; 21 — аппарат кондиционирования пульпы; 22 — флотомашина;
23 — вакуум-фильтр дисковый; 24 — сгуститель радиальный (для флотации отходов);
25 — сушилка барабанная; 26 — кран козловой с грейфером; 27 — наружный шламовый
отстойник
63
Концентрат 25 ~1 00 мм
\	Отходы флотации
РиА 11.17. Схема цепи аппаратов обогатительной фабрики с выпуском двух
товарных продуктов и разделением одного из них на сорта по классам крупности
(ГОФ «Комсомольская» ПО «Донецкуглеобогащение»):
1 — вагоноопрокидыватель; 2 — грохот цилиндрический; 3 — дробилка двухвалковая
зубчатая; 4 — грохот мокрой классификации (отверстия сит 25 и 13 мм); 5 — сепаратор
тяжелосредный двухпродуктовый (с наклонным колесом); 6 — грохот для обезвоживания
и промывки соответственно концентрата и отходов; 7 — грохот классификационный (от-
верстия сита 25 мм); 8 — сепаратор электромагнитный; 9 — машина отсадочная; 10 —
сито дуговое; 11 — багор-зумпф; 12 — центрифуга вертикальная фильтрующая; 13 —
гидроциклон классификационный; 14 — отстойник наружный; 15 — сушилка барабан-
ная; 16 — сгуститель радиальный; 17 — делитель; 18 — аппарат кондиционирования
пульпы; 19 — флотомашина (основная стадия); 20 — флотомашина (перечистная стадия);
21 — вакуум-фильтр дисковый; 22 -• сгуститель радиальный (для отходов флотации);
23 — гидроотвал
Рис. 11.18, Схема цепи аппаратов обогатительной фабрики с высоким содержа-
нием породных примесей в рядовом угле (ЦОФ «Сибирь» ПО «Южкузбассуголь»):
1 — грохот цилиндрический; 2 — дробилка двухвалковая зубчатая; 3 — грохот мокрой
классификации (отверстия сита 13 мм); 4 — сепаратор тяжелосредный двухпродуктовый
(СКВ32); 5, 7 — грохот для обезвоживания, соответственно отходов и промпродукта (от-
верстия сит 13 и 1 мм); 6 — делитель; 8 — сепаратор тяжелосредный двухпродуктовый;
9, И — грохот для обезвоживания и промывки соответственно промпродукта и кон-
центрата (отверстия сит 13 и 1 мм); 10 — сепаратор электромагнитный; 12 — сито дуговое;
13 — машина отсадочная; 14 — грохот для дополнительного обезвоживания мелких
отходов (отверстия сита 1 мм); 15 — грохот для дополнительного обезвоживания мелкого
промпродукта (отверстия сита 1 мм); 16 сушилка барабанная; 17 — багер-зумпф;
18 — центрифуга вертикальная фильтрующая; 19 — гидроклассификатор; 20 — сгусти-
тель радиальный: 21 — аппарат кондиционирования флотационной пульпы; 22 — фло-
тационная машина; 23 — вакуум-фильтр дисковый; 24 — сгуститель радиальный (для
отходов флотации); 25 — гидроотвал
63
Рис. 11.19. Схема цепи аппаратов обогатительной фабрики с высоким содержа-
нием породных примесей в рядовом антраците (ЦОФ «Свердловская» ПО «Антра-
цитуглеобогащение»):
1 — вагоноопрокидыватель роторный; 2 — грохот цилиндрический; 3 — дробилка щеко-
вая; 4 — грохот мокрой классификации (отверстия сит 25 и 13 мм); 5 — сепаратор тяже-
лосредный двухпродуктовый; 6,7 — грохоты для обезвоживания и промывки концентра-
та и отходов (отверстия сит 13 и 1 мм); 8 — машина отсадочная; 9 — грохот конусный;
10 — гидроциклон сгустительный; 11 — багер-зумпф; 12 — центрифуга горизонтальная
фильтрующая; 13 — грохот обезвоживающий (отверстия сита С мм); 14 — сепаратор
электромагнитный; 15 — сгуститель радиальный; 16 — аппарат кондиционирования пуль-
пы; 17 — флотационная машина; 18 — вакуум-фильтр дисковый; 19 - - сушилка кипя-
щего слоя; 20 — сгуститель; 21 — грохот для рассортировки концентрата (отверстия сит
25; 13 и 50 мм)
чающееся в том, что при обогащении углей для коксования, как правило, пре-
дусматриваются выделение товарного промпродукта и обязательное применение
флотации шламов. При обогащении антрацитов и энергетических углей марок Г
и Д предусматривается разделение на отходы и обогащенный уголь, который
подвергается рассортировке и раздельной отгрузке по классам крупности, а при
обогащении углей марки Т — отделение части мелких классов сухим способом
и присадка его к обогащенному углю после выделения отходов.
Увеличение содержания мелких и тонких классов в рядовых углях вызвало
значительное увеличение образования шламовых продуктов, в том числе шламов
с зернами размером 0,5—2 мм, получивших название крупнозернистый шлам.
Это обусловило реализацию тенденций по четкому обесшламливанию углей перед
отсадкой и классификацию их перед флотацией для обеспечения максимального
извлечения из обогащаемых углей перед отсадкой транспортной воды и частиц
размером менее 0,5 мм, а перед флотацией — частиц крупностью более 0,5 мм.
В технологических схемах и аппаратурном оснащении фабрик реализуется
направление на максимальное сокращение объема емкостей для шламовых вод
и сокращение времени контакта угля, особенно шламов с водой. Низкая эффек-
тивность отделения мелких классов сухим грохочением вследствие высокой
влажности рядовых углей определила широкое применение перед обогащением
мокрой классификации. При обогащении углей низкой стадии метаморфизма
(марки Г и Д), характеризуемых содержанием легкоразмокаемых пород, возни-
кают большие трудности и резко падает эффективность обогащения шламов
флотацией и их обезвоживания из-за наличия большого количества тонких вы-
сокозольных илов. Практика показала, что для таких углей в схемах целесооб-
разно применение операции обезыливания шламов перед флотацией методами
гидравлической классификации.
Особенностью технологических схем проектируемых фабрик является осу-
ществление замкнутого цикла по воде и шламам путем применения фильтр-
прессов для обезвоживания отходов фильтрования. Новым направлением по за-
вершению замкнутого цикла шламов является термическая сушка обезвоженных
отходов флотации для превращения их в товарный продукт — топливно-сырье-
вую добавку при производстве керамических стеновых материалов.
Практика подтвердила эффективность подготовки углей к обогащению при
рациональном выборе машинных классов. Исследования результатов разделения
64
Заказ 77
Концентрат
1 Концентрат
Отходы
в отдал
Сгущенный продукт
из шламового бассейна
Концентрат
Конц ентрат
в отгрузку
Промпродукт
д отгрузку
8 систему высокой
плотности (1600 кг/м3)
8 систему низкой
плотности(1Ч00кг/н3) *
Посторонние V
предметы_______у
-150мм^
+13мм
-13мм
Рассортиров-
ка на классы
60-150 и
13-50мм, пог-
рузка В ж-д.
Вагоны
Рассортиров-
ка на классы
50-150 и
13 ~50мм>пог-
рузка д ж-д.
вагоны
1Б
18
8 сборник
кондицион-
ной суспензии
20

Рис. 11.20. Схема цепи аппаратов фабрики, обогащающей коксующиеся угли трудной обогатимости
« К а р а га н да у го л ь»):
флотации, илы
(ЦОФ «Восточная» ПО
1 — грохот цилиндрический; 2 — дробилка двухвалковая зубчатая; 3 — грохот мокрой классификации (отверстия сит 13 мм); 4 - сепапатор
тяжелосредный двухпродуктовый (СКВ32); 5, 6 — грохоты для обезвоживания соответственно промпродукта и отходов (отверстия сит 13
и 1 мм); 7 — сепаратор .тяжелосредный двухпродуктовый (СКВ20); 8, 9 — грохоты для обезвоживания и промывки концентратов I и II
(отверстия сит 13 и 1 мм); 10 — сепаратор электромагнитный; 11 — делитель; 12 — сито дуговое; 13 — машина отсадочная; 14 — багер-
зумпф; 15 — грохот обесшламливающий (отверстия сита 0,5 мм); 16 — бак распределительный; 17— грохот для обезвоживания мелких отходов
(отверстия сита 1 мм); 18 — аппаратура автоматического управления РУТА; 19 — смеситель; 20 — гидроциклон тяжелосредный двухпродук-
товый; 21, 23 — грохоты для обезвоживания и промывки мелких соответственно промпродукта и концентрата (отверстия сит 0,5 мм); 22 — сито
дуговое; 24 — центрифуга вертикальная фильтрующая; 25 — сушилка барабанная; 26 — вакуум-фильтр дисковый; 27 — машина флотационная
четырехкамерная (перечистная стадия); 28 — машина флотационная четырехкамерная (перечистная стадия); 29 — бак-смеситель; 30 — центр»-
си фуга вертикальная фильтрующая; 31 —гидроклассификатор; 32, 33 — гидроциклон классификационный; 34 — сгуститель радиальный; 35 —
сгуститель радиальный (для отходов флотации и илов); 36 — гидроотвал
Рис. 11.21. Схема цепи аппаратов обогатительной фабрики с применением тяже-
лосредных трехпродуктовых гидроциклонов в качестве основного обогатительного
аппарата (ОФ разреза «Нерюнгринский» ПО «Якутуголь»):
1 — грохот колосниковый (щель 200 мм); 2 — дробилка щековая; 3 — грохот цилиндри-
ческий; 4 — дробилка двухвалковая зубчатая; 5 — грохот вибрационный (отверстия сит
30 мм); 6 — багер-зумпф; 7 — центрифуга; 8 — сито дуговое; 9  - гидроциклон тяжело-
средный трехпродуктовый; 10 — смеситель; 11 — грохот обесшламливающий (щель
0,5 мм); 12 — бак регулирующий; 13 — сепаратор электромагнитный; 14 — аппаратура
автоматического управления; 15 — гидроциклон сгустительный; 16 — делитель; 17 —
грохот обезвоживающий; 18 — аппарат кондиционирования пульпы; 19 — флотомашина
(I стадия); 20 — вакуум-фильтр дисковый; 21 —флотомашина (II стадия); 22 — сгусти-
тель; 23 — сушилка «кипящего» слоя; 24 — пресс-фильтр
0,2 0,5 1,0	8 10	16	25
Граничные крупности машинных классов, мм
Рис. 11.22. Зоны эффективного обогащения в углеобогатительных машинах
углей различных классов крупности
<66
Рядовой уголь
Рис. 11.23. Схема цепи аппаратов обогатительной фабрики при ш. «Лоберг»
(ФРГ):
1 — грохот предварительной классификации: 2 — конвейер ленточный плоский для по-
родовыборки; 3 — дробилка двухвалковая зубчатая; 4 — усреднительный склад рядо-
вого угля; 5 — грохот подготовительной классификации (типа «Ливел»); 6 — машина
отсадочная (типа «Батак»); 7 — грохот обезвоживающий; 8 - дробилка молотковая;
9 - - обеспыливатель центробежный; 10 — грохот обесшламливающий; 11 — машина от-
садочная; 12, 14 — центрифуга вибрационная, горизонтальная фильтрующая; 13 — гро-
хот обезвоживающий; 15 •- сгуститель радиальный с коническим днищем; 16 — флота-
ционная машина (типа «Денвер»); 17 — вакуум-фильтр барабанный; 18 — вакуум-фильтр
ленточный (фирма «Делькор — Везерхютте»); 19 — сгуститель цилиндроконический;
20 — сгуститель радиальный с коническим днищем; 21 ~ фильтр-пресс (фирма «Анд-
риц»)
каменных углей и антрацитов Донецкого бассейна различной крупности в обо-
гатительных машинах и аппаратах показали, что максимальной эффективности
можно достигнуть при соответствии размеров машинных классов применяемому
процессу (рис. 11,22).
Основные технические направления для технологических схем и их аппа-
ратурного оснащения, реализуемые в СССР, характерны и для зарубежных стран.
Одной из особенностей, получивших распространение в практике проекти-
рования и строительства обогатительных фабрик в ряде зарубежных стран, яв-
ляется применение модулей, представляющих собой технологически связанную
группу оборудования, например для обогащения крупных углей в тяжелых сре-
дах. Применение модулей при сооружении фабрик позволяет сравнительно легко
приспосабливать технологическую схему и аппаратурное оснащение к изменив-
шимся условиям путем дополнительного включения отдельных модулей либо их
соответствующих модификаций.
Стремление повысить эффективность обогащения, улучшить использование
установленного оборудования обусловило включение в схемы фабрик операции
усреднения углей (рис. 11.23).
В связи с большим содержанием породы в поступающих на обогащение углях
в технологических схемах находит применение предварительное (до усреднения
и аккумулирования рядовых углей) удаление крупной породы в тяжелосред-
ных сепараторах. Такая схема применена на обогатительной фабрике «Ной Мо-
нополь» в ФРГ (рис. 11.24).
Повышенные требования к качеству обогащенных углей по сере привели
к применению технологических операций, обеспечивающих высокую эффектив-
ность обогащения по сере. В технологических схемах отдельных фабрик для
операции обогащения мелких углей применяют концентрационные столы.
3*	67
Отходы
Отходы
~21
22 Флотация
лилама газо-
вого угля
Отходы
Обогащение мелкого
газового угля на кон-
центрационных столах
\\ в ого угля н
Отходы
25
32300
Усредне-
ние газо-
' Вог о угля
< . Н
30 29
Жирный уголь
Газовый уголь
“ йОмм Дерево
Железо
Промежуточное i
складирование	I Т иоогащение
ржирногоугля	ft ^жирного угля
2 2
Предваритель ное
удаление породы
ie породы
ого угля
10
//
Обогащение газо-
ого угля 8 цик-
лоне
1k
15
16
18
пенчатое сгущение отходов
флотации
Отходы
Рис. 11.24. Схема цепи аппаратов обогатительной фабрики при ш. «Ной Моно-
поль» (ФРГ):
1 — грохот предварительной классификации; 2 — конвейер ленточный плоский для вы-
борки посторонних предметов; 3 — сепаратор тяжелосредный (типа «Дрюбой»); 4 —- гро-
хот для обезвоживания продуктов обогащения; 5 — дробилка молотковая; 6 — дробилка
двухвалковая; 7 — усреднительно-аккумулирующий склад; 8 — машина отсадочная
(типа «Батак», 24 м2); 9 — грохот обезвоживающий; 10 — дробилка молотковая; 11 —
бак-смеситель; 12, 17 — центрифуга вибрационная фильтрующая; 13 — гидроциклон
тяжелосредный двухпродуктовый; 14 — грохот дренажно-обезвоживающий; 15 — дро-
билка молотковая; 16, 19 — приемно-регулирующая емкость; 18 — концентрационный
стол (I стадия); 20 — концентрационный стол (II стадия); 21 — центрифуга осадительно-
фильтрующая; 22 — машина флотационная; 23 — сгуститель цилиндроконический; 24 —
сгуститель радиальный; 25 — центрифуга осадительно-фильтрующая; 26 — машина фло-
тационная; 27 — грохот обезвоживающий; 28 — центрифуга вибрационная фильтрую-
щая; 29 — дробилка двухвалковая; 30 — машина отсадочная (типа «Батак», 36 м2)
В технологических схемах зарубежных углеобогатительных фабрик, постро-
енных в последние годы наряду с использованием разделения в тяжелых средах
крупного и мелкого углей применено обезыливание шламов перед флотацией.
Такая схема применена на углеобогатительной фабрике «Виндзор» (США) фирмы
«Америкен Электрик Пауэр» (рис. 11,25), которая является высоко автоматизи-
рованным предприятием. Фабрика обогащает 600 т/ч энергетического угля. Круп-
ный уголь 15,9—152,4 мм обогащается в тяжелосредном сепараторе «Вемко»
с получением трех продуктов. Уголь крупностью 0,6—15,9 мм вместе с дробле-
ным промпродуктом тяжелосредного сепаратора обогащается в двух тяжелосред-
ных циклонах диаметром 762 мм. Уголь крупностью менее 0,6 мм после удаления
из него сверхтонких частиц 0,044 мм в обесшламливающем сгустителе поступает
в шестикамерную флотационную машину с камерой объемом 14 м3.
Технологические схемы действующих обогатительных фабрик имеют общие
недостатки, основные из которых следующие: многопоточность; наличие цирку-
ляции продуктов и повторных операций; многократные подъемы и перекачки
продуктов, особенно в виде пульпы; незавершенность операций по обработке
шламов и отходов флотации. Это создает трудности в обслуживании и выпол-
нении требований по охране окружающей среды, качеству и ассортименту товар-
ных продуктов обогащения, а также обусловливает повышенную энергоемкость
и материалоемкость обогащения углей.
Обогатительное оборудование большой единичной мощности в сочетании
с высокопроизводительными транспортными устройствами позволяет применять
68
Рис. 11.25. Схема цепи аппаратов обогатительной фабрики «Виндзор» (США):
7 — грохот для угля, добытого подземным способом; 2 — дробилка; 3 — грохот для угля, добытого открытым способом (проект); 4 — породный
отвал; 5 — бункер (проект); 6 —бункер для привозного угля; 7 — напорный бак первой стадии регенерации магнетита; 8 — магнитный сепа-
ратор первой стадии регенерации; 9 — магнитный сепаратор второй стадии регенерации; 10 — напорный бак с водой для отмыва магнетита:
11 — напорный бак с осветленной водой; 12 — сгуститель диаметром 15,2 м; 13 — регулятор давления; 14 — бак с питьевой водой; 15 — бак
с водой для технологических целей; 16 — флотационная машина; 17 — фильтрующая центрифуга; 18 — контактный чан; 19 — грохот для
отходов; 20 — центрифуга для мелких отходов; 21 — дуговое сито; 22 — тяжелосредный циклон; 23 — дуговое сито; 24 ~ грохот для кон-
центрата; 25 — центрифуга для мелкого концентрата; 26— делитель циркулирующей магнетитовой суспензии; 27 — зумпф для дробленого пром-
продукта; 28 — двухбарабанный магнитный сепаратор; 29 —грохот для отходов; 30 — дробилка для промпродукта; 31 — грохот для пром-
продукта; 32, 43 — соответственно напорный бак и зумпф с суспензией высокой плотности; 33, 40 — соответственно напорный бак и зумпф
с суспензией низкой плотности; 34 — сепаратор «Вемко»; 35 — дробилка для концентрата; 36 — грохот для крупного концентрата; 37 — грохот
для подготовительной классификации; 38 — дуговое сито; 39 — сбесшламливающий грохот; 41 — зумпф для немагнитного материала; 42 — воз-
душный компрессор; 44 — зумпф для магнетита; 45, 46 — зумпф для некондиционной суспензии; 47 — зумпф для отходов магнитных сепарато-
ров; 48 — труба> текшею нассса тяжелосреднего циклона; 49 — зумпф магнетитовой суспензии для циклонов; 50 — бункер для хранения маг-
нетита; 51 — конвейер для концентрата; 52 — штабелеукладчик; 53 — пункт опробования концентрата; 54 — емкость для сгущенного про-
дукта; 55 — конвейер; 56 — сгуститель диаметром 30,4 м; 57 — пресс-фильтр; 58 — бункер
рациональные технологические схемы, обеспечивающие сокращение протяжен-
ности трактов, числа единиц оборудования, энергоемкости и трудоемкости произ-
водственных процессов на углеобогатительных фабриках.
Перспективными технологическими схемами для реализации этих направ-
лений являются: при обогащении углей для коксования трудной
обогатимости — технологические схемы с обогащением всего угля в циклопах
с тяжелой средой, раздельной регенерацией суспензии и флотацией шламов;
при обогащении углей легкой и средней обогатимости —
технологическая схема с раздельным аккумулированием машинных классов,
разделение крупного класса в тяжелых средах на три продукта, отсадка и фло-
тация мелких классов с обогащением дробленого крупного промпродукта сов-
местно с мелким углем. В этих схемах должен быть узел обработки отходов фло-
тации до товарной топливно-сырьевой добавки при производстве стеновых ма-
териалов, включающий фильтр-прессы, сушилку для обезвоженных отходов и
погрузочный пункт; при обогащении антрацитов и энергетиче-
ских углей с выделением крупных и средних классов — технологические
схемы с применением тяжелых сред для крупных классов, циклонов для обога-
щения мелких классов антрацитов и двухпродуктовых отсадочных машин для
мелких классов каменных углей; при обогащении и обработке тонких классов,
обеспечивающих замкнутый цикл, — флотация и фильтрационное обезвожива-
ние концентрата флотации и крупнозернистого шлама и термическая сушка вла-
гоемких продуктов, обработка отходов флотации и высокозольных илов в фильтр-
прессах с последующей подсушкой обезвоженного продукта для отгрузки его
на производство стеновых керамических изделий.
Глава 2
МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
Технологические схемы современных углеобогатительных фабрик отлича-
ются большим разнообразием. Они представляют собой сложные системы со зна-
чительным числом взаимосвязанных технологических операций и факторов,
влияющих на конечные результаты обогащения. Выбор оптимальной технологи-
ческой схемы и режимов обогащения, максимально соответствующих характе-
ристике обогащаемого угля, возможен на основе исследования и оптимизации
математической модели, адекватно описывающей всю совокупность технологи-
ческих схем углеобогатительных фабрик.
Система оптимизации схем и режимов обогащения угля включает получение
необходимой исходной информации об угле как объекте обогащения, построение
математических моделей отдельных технологических процессов и всей схемы
фабрики, выбор методов оптимизации последней, режимов и результатов обо-
гащения.
Для прогноза результатов обогащения необходим подробный фракционный
состав угля с интервалом плотностей расслоения 100 кг/м3 и 100—200 кг/м3 для
более высоких плотностей расслоения. Для прогноза результатов разделения
по крупности необходим гранулометрический состав угля со шкалой классифи-
кации не более 2. Расчет гранулометрического и фракционного составов угля
с любой степенью дробимости по минимальному объему данных можно произ-
водить по методам, которые в Госфонде алгоритмов и программ обозначены
ПОО 3057 «Расчет фракционного состава каменных углей и антрацитов по данным
расслоения проб в двух тяжелых жидкостях и более» и № ПОО 3693 «Расчет фрак-
ционного состава каменных углей и антрацитов по данным рассева на двух си-
тах и более».
Формализация технологической схемы углеобогатительной фабрики осуще-
ствляется таким образом, чтобы каждой технологической операции реальной
технологической схемы соответствовал определенный элемент формализованной
схемы (математической модели). Выполнение той или иной технологической опе-
70
Таблица 11.1
Параметры, характеризующие кривую разделения
соответствующего обогатительного аппарата
Аппарат
Отсадочная ма-
шина
Тяжелосредный
сепаратор
Тяжелосредный
циклон
Флотационная
машина
ДР1	0	0	К1	к2	к
0	0	Арз	к2	К2	к
0	0	0	Ki	0	к
APi	0	Лрз	К1	к2	к
Api	Лр2	0	Ki	0	к
О
О
О
О
О
О
О
О
^2
О
о
Ьз
О
О
рации обязательно связано с изменением характеристики участвующего в опе-
рации продукта, т. е. с изменением его гранулометрического или фракционного
состава. В противном случае операция не считается существенной для технологи-
ческой схемы.
Каждая технологическая операция рассматривается как преобразователь,
определяющий разделение исходного угля на два продукта или более и из-
менение характеристик этих продуктов по отношению к исходному углю.
Характеристикой эффективности механических методов обогащения и клас-
сификации угля является кривая разделения и параметры, которые ее опреде-
ляют. Кривая разделения отражает извлечение элементарных фракций или клас-
сов крупности в соответствующие продукты.
Расчет ожидаемых результатов разделения угля в соответствующем аппарате
производится в следующем порядке.
Определяется показатель
(К2 Ку)	(II  О
где Д/у, Kv — параметры, определяющие характер кривой разделения (Ку —
параметр четкости разделения угля для соответствующего У-го участка кривой
разделения); Д/о — параметр, характеризующий экономичность изменения нор-
мированных отклонений, а следовательно, и кривой разделения для различных
обогатительных аппаратов; Apvbv — параметры кривой разделения данного
обогатительного аппарата; /\2 — коэффициент,
В табл. II.1 приведены параметры Kv, Лру, bv, посредством которых может
быть охарактеризована кривая разделения соответствующего аппарата.
Параметры управления (II. 1) для отсадочных машин, тяжелосредных се-
параторов и тяжелосредных циклонов приведены в таблицах соответственно
II.2—II.4.
Уравнения, с помощью которых производится дальнейший расчет резуль-
татов разделения углей следующие:
Hj =- - [Р/ log2 Pi + (1 - Pi) log2 (1 - Р,)Ь	(11.2)
где Hj — энтропия при делении фракции или класса крупности на две части;
Pj --- доля рассматриваемой j-й фракции (класса крупности), извлекаемая в один
из продуктов разделения;
где tj — нормированное отклонение плотности фракции от плотности разделения
или крупности класса от граничной крупности разделения;
j “ Ку (ру рр) д-	(11.4)
где ру и рр — средняя плотность фракции или крупность класса и плотность
разделения.
По уравнению (П.4) определяют нормированные отклонения для каждой
фракции (класса крупности). Подставляя эти значения в уравнение (II.3), полу-
71
Таблица 11.2
Параметры уравнений (II.1) и (И.4) для расчета нормированных отклонений
при обогащении углей в отсадочных машинах
Машин- ный класс	Тип от- садочной машины	Ступень обогащения	APi	Др2	Дрз		К2	Кз
	ОМ12	Отделение пород-	0	0	100	0,0055	0,0005	0,002
		ное						
		То же промпро-	0	0	100	0,01	0,01	0,002
		дуктовое						
	ОМ18	То же породное	100	0	0	0,003	0,009	0,009
		То же промпро-	0	0	100	0,0095	0,0095	0,0012
		дуктовое						
Круп-	0МА8	Два продукта	0	0	125	0,012	0,012	0,0025
ный	ОМА 10	То же	0	0	125	0,0075	0,0075	0,0035
уголь		Отделение пород-	0	0	100	0,0065	0,0065	0,001
		ное						
	БОМК8	То же промпро-	0	0	100	0,01	0,01	0,0025
		дуктовое						
		Два продукта	100	0	0	0,0042	0,01	0,01
		Отделение пород-	0	0	0	0,004	0,004	0,004
		ное						
	ОМ8	То же промпро-	0	0	100	0,01	0,01	0,002
		дуктовое						
		Два продукта	0	0	0	0,005	0,003	0,003
		Отделение пород-	0	0	100	0,006	0,006	0,0012
		ное						
	ОМ12	То же промпро-	0	0	100	0,008	0,008	0,001
		дуктовое						
Мелкий		То же породное	0	0	100	0,004	0,004	0,002
уголь	ОМ18	То же промпро-	0	0	50	0,02	0,02	0,001
		дуктовое						
		Два продукта	100	0	0	0,0038	0,0078	0,0078
		Отделение пород-	0	0	0	0,004	0,0013	0,0013
		ное						
	БОММЮ	То же промпро-	0	0	100	0,007	0,007	0,001
		дуктовое						
		Два продукта	100	0	0	0,003	0,01	0,01
		Отделение пород-	0	0	100	0,0044	0,0044	0,0016
	БОММ16	ное						
		То же промпро-	0	0	100	0,006	0,006	0,0012
		дуктовое						
		То же породное	0	0	0	0,006	0,0033	0,0033
	пик	То же промпро-	0	0	0	0,0098	0,0033	0,0033
		дуктовое						
чают энтропии каждой фракции, с помощью которых по уравнению (II.2) опре-
деляют извлечение фракции в соответствующий продукт разделения.
Затем определяют!
содержание /-й фракции в данном продукте обогащения (классе крупности)
Т/ пр — РгТ/ пит!
(II.5)
выход продукта обогащения
Тпр 2 Ту пр’
72
Таблица IL3
Параметры уравнений (II. 1) и (II.4) для расчета нормированных отклонений
при обогащении углей в тяжелосредных сепараторах
Тип сепаратора	*1	к»	bi	ьа
СК20
СКВ20
СКВ32
СКВД32
«Дрюбой»
СТТ20 I ступень
II »
0,0064	0,0064	-1,4	0,3
0,0041	0,0041	-1,4	0,3
0,0085	0,0085	— 1,05	0,3
0,0058	0,0058	—0,6	0,3
0,0059	0,0059	-1,4	0,3
0,004	0,004	—0,6	1,15
0,009	0,004	-0,75	0
Таблица II.4
Параметры уравнений (ПЛ) и (II.4) для расчета нормированных отклонений
при обогащении углей в тяжелосредных циклонах
Т ип циклона	Ступень обогащения	ДР1	Дрз			к»
ГТ-630/500	I ступень II »	—200 —200	200 200	0,001 0,002	0,01 0,01	0,001 0,002
ГТ-630	Два продукта То же	—200 —50	200 50	0,0016 0,006	0,0094 0,032	0,0016 0,006
ГТ-500	То же	0	160	0,012	0,012	0,0016
Таблица II.5
Фракционный состав питания отсадочных машин
Плотность фракции, кг/м3	Выход, %		Зольность Д^, %
	к питанию	к рядовому углю	
<1400	52,4	24,05	5,0
1400—1500	18,0	8,26	12,0
1500—1600	4,00	1,84	14,8
1600—1700	1,5	0,69	30,0
1700—1800	0,5	0,23	46,5
1800—1900	1,6	0,73	54,9
1900—2000	2,0	0,92	70,1
>2000	20,0	9,18	79,0
Исходная фракция	100	45,9	24,1
73
зольность продукта обогащения
где у. пит — содержание /-й фракции в питании; Лу пр — зольность /*-й фракции
в продукте обогащения; п — число фракций в питании.
П р и м е р. Рассчитать ожидаемые результаты обогащения мелкого угля
марки Г на ЦОФ «Ворошиловградская» ПО «Ворошиловградуглеобогащение»
в отсадочных машинах ОМ18 с получением двух конечных продуктов. Фрак-
ционный состав угля крепостью 0,5—13 мм, поступающего для обогащения в от-
садочные машины ОМ18, приведен в табл. II.5. Плотность органической массы
угля 1270 кг/м3, плотность породы 2800 кг/м3.
I. Определяются нормированные отклонения для каждой фракции в соот-
ветствии с табл. II.2 для отсадочной машины ОМ18, обогащающей мелкий уголь
с получением двух продуктов, и уравнениями (II. 1)—(II.4):
для р/'ДРр
100
tj = 0,0038 (pj — рр) — 100 (0,0078 — 0,0038) = 0,0038 (pj — рр) — 0,4;
для Qj > рр — 100
/у = 0,0078 (ру Рр)*
1. Для плотности разделения рр = 2000 кг/м3:
/1 = 0,0038 [(1270 4- 1400) :
/,= 0,0038 [(1400 4- 1500)
t3 = 0,0038 [(1500 4- 1600)
/4 = 0,0038 [(1600 4- 1700)
= 0,0038 [(1700 + 1800)
4= 0,0038 [(1800 4- 1900)
/7 = 0,0038 [(1900 4- 2000)
te = 0,0078 [(2000 4- 2800)
2. Определяются энтропии
//j = е~*—2,627)2/2 = 0,0138
2 — 2000] — 0,4 = —2,927;
2 — 2000] — 0,4 = —2,49;
2 — 2000] — 0,4 = —2,11;
2 — 2000] — 0,4 = —1,73;
2 — 2000] — 0,4 = —1,35;
2 — 2000] — 0,4 = —0,97;
2 — 2000]—0,4= —0,59;
2 — 2000] = 3,12.
каждой фракции:
; я2 == е"^2,49)2/2 = 0,045;
/73 = е-(2’11)2/2 = 0,108;	= е“с~’173)2/2 = 0,2239;
Ht = e-(-i*ss)2/2 = 0 402. Нв = е- (-0.97)72 = 0,6247;
Н, = е-(-0.59)72 = 0,8403; Н3 е-(3,12)2/2 = 0,0077.
3.	Извлечение фракций в отходы определяется из уравнения (II.2):
Р4 = 0,001; Р2 = 0,005; Р3 = 0,014; Р4 = 0,036;
Ръ = 0,08; Р3 = 0,156; Р, = 0,269; Р8 = 0,999.
4.	Содержание каждой фракции в отходах и концентрате, %:
Тютх= 0,001 X 24,05 = 0,2;
Т8отх = 0,005 X 8,26 = 0,04;
Тзотх = 0,014 X 1,84 = 0,03;
у4отх = 0,036 X 0,69 = 0,02;
?1К = 24,05 — 0,02 = 24,03;
Тб отх = 0,080 X 0,23 = 0,02;
Те отх = 0,156 X 0,73 = 0,11;
Т? отх = 0,269 X 0,92 = 0,25;
Те отх = 0,999 X 9,18 = 9,17;
Т2к = 8,26 - 0,04 = 8,22;
74
Тзк =	1,84 —	0,03	=	1,81;	у4к	=	0,69 — 0,02 —	0,67;
Т5к =	0,23 —	0,02	—	0,21;	убК	-	0,73-0,11 -	0,62;
Т7К -	0,92 —	0,25	=	0,67;	у8К	=	9,18 — 9,17 —	0,01.
5.	Зольность	фракций в отходах А°тх и	концентрате %• Зольность
самой легкой (/ — 1) элементарной фракции в отходах:
^1отх “ 1,2Л^П = 1,2-5 ^=6, где А^п— зольность самой легкой элементар-
ной фракции в питании;
в концентрате:
< = (*’2- 0,2 ?1п/у1кХ=[1,2- 0,2 (24,05/24,03)] 5 = 5, где ?1л-
выход самой легкой фракции в питании.
Зольность самой тяжелой фракции (v = 9) в отходах:
4отх =- [°'98 + 0>02 (Твп+отх)] < = [0.98 + 0,02 (9,18/9,17)].79 = 79.
Зольность остальных фракций в отходах и концентрате, %:
Д<1	_.	Д^	.	Д(!	__	In.	д(1	д(1	_	Д(1	|д	а.
+отх — л2к	--	У12п	—	?13отх	~	?13к	-	я3п	“
дЛ _ дЛ	_	дй	ОА.	дй	д(1	—	лЛ	_	4fi	к.
/14отх — Я4к	—	я4п	—	би’	Я5отх	“	Я5к	“	Л5п
Д‘1	.....	ЕД Q. дЛ — 4^	._	_7А 1
?|6отх “ н6к “ ^бп “	У17отх ” ^7к — Я7п “ /и’ь
6.	Выход, %:
отходов
Тотх= 0.02 + 0,04 + 0,03 + 0,02 + 0,02 + 0,11 + 0,25+ 9,17 = 9,66;
концентрата
ук = 45,9 __ 9,66 - 36,24.
7.	Зольность, %:
отходов
ЛдТХ = (0,02 X 6 + 0,04 X 12 4- 0,03 X 14,8 + 0,02 X 30 + 0,02 X
X 46,5	0,11 X 54,9 -I- 0,25 X 70,1 + 9,17 X 79)/9,66 = 77,7;
концентрата
= (45,9 — 9,66 X 77,7)/36,24	9,8.
Расчет ожидаемых результатов обогащения угля с получением трех продук-
тов выполняется аналогично расчету, приведенному выше, для каждого отделе-
ния отсадочной машины. Таким же образом выполняется расчет ожидаемых ре-
зультатов разделения угля в других технологических аппаратах с принятием
значений соответствующих параметров из табл. II.2—П.4.
Результаты таких расчетов могут служить оценками выхода полезного про-
дукта любой операции на каждой фабрике, оценками потерь, качественных ха-
рактеристик продуктов как каждой операции, так и общих товарных продуктов.
Объективный метод расчета ожидаемых результатов каждой технологической
операции в зависимости от ее особенностей и характеристики обогащаемого
сырья, расчет общего баланса продуктов обогащения позволяют не только по-
лучать количественную оценку отдельных технологических процессов и всей
технологической схемы фабрики, но и сравнивать различные схемы и выбирать
оптимальные варианты, в максимальной степени соответствующие характери-
стике сырья и требованиям к продуктам обогащения.
Математическая модель схемы углеобогатительной фабрики, как совокуп-
ность формализованных операций, представляет собой последовательность опе-
раторов (математических моделей отдельных технологических операций),пере-
75
рабатывающих информацию о характеристиках угля на различных стадиях его
обработки. При этом каждая технологическая операция характеризуется мат-
рицей входных параметров (исходный уголь для каждой операции), матрицами
выходных параметров (например, концентрата, промпродукта и отходов), опе-
ратором преобразования и целевой функцией данного преобразования. Матрицы
как входных, так и выходных параметров содержат данные гранулометрического
и фракционного составов соответствующего продукта, которые являются наиболее
общими определяющими характеристиками угля на всех стадиях его обработки.
Обогащение углей предусматривает получение таких качественных и коли-
чественных показателей, которые являются приемлемыми для определенного
потребителя и соответствуют максимальной полноте извлечения полезных про-
дуктов из обрабатываемой смеси.
Система отношений, соответствующая условиям, которые являются общими
для различных технологических операций, может быть записана следующим об-
разом:
Vy
* u
Z
д » Л	л , Д
TKV kv г к к. норм’
V--:l
норм min
пп v п
норм max’
(П-в)
(II.7)
(П.8)
(П.9)
2
Z
2
£ Тотх V^OTX V Тот? (^отх)норм*
V— 1
(II.10)
где у — выход продукта обогащения; — выход р-го конечного продукта,
полученного на v-й технологической операции (р - - 1,2, ..., nv); nv ~ число
конечных продуктов v-й операции; z — число операций в технологической схеме;
Ad — зольность продукта обогащения.
Индексы к, пп, отх обозначают принадлежность показателей соответственно
концентрату, промпродукту или отходам. Уравнение (П.6) выражает то обстоя-
тельство, что выход продукта не может быть отрицательным. Согласно урав-
нению (11.7) выход р-го продукта равен сумме выходов этого продукта на каждой
v-й операции. Ограничения, накладываемые на зольность продуктов обогащения
(концентрат, промпродукт и отходы), выражены отношениями (II.8)—(11.10).
Для каждой конкретной технологической операции при необходимости вводят
дополнительные ограничения, учитывающие природу этой операции. Например,
согласно нормам обогащения крупных (более 10 мм) углей в тяжелосредных
сепараторах содержание в них углей крупностью менее 1 мм не должно пре-
вышать 2 %.
Это требование может быть обеспечено ограничением
где yj1 — выход С го класса крупности в надрешетном продукте v-й технологи-
v
ческой операции, который является питанием тяжелоср ед ного сепаратора; I —
номер класса, верхняя граничная крупность которого равна 1 мм; т — число
классов крупности в матрице исходных данных.
Важным этапом разработки и исследования математической модели техно-
логической схемы фабрики является выбор критерия оптимальности. В общем
случае оптимальность*схемы определяется совокупностью нескольких разнород-
ных показателей, например, выходом товарных продуктов, их качеством, экс-
76
плуатационными и капитальными затратами. Так как эти показатели непосред-
ственно несопоставимы, их соизмерение наиболее удобно производить с помощью
экономического критерия, в качестве которого может быть принята прибыль
от обогащения углей на углеобогатительной фабрике. Целевая функция, опре-
деляющая прибыль от обогащения, отнесенную к 1 т рядового угля, следующая:
п - о,ощк
+ 0.01^пп
h	h
(1	Укб — Ск
6=1	61
h	h
1 “Ь ^пп^опп)	д Cjin Ynn д^пп 5
д-1	д-1
z
— £} 3V — Z/p. у -> max,	(II.И)
V--1
где //к, Цт1 — соответственно цена 1 т концентрата или промпродукта (по дей-
ствующему прейскуранту); Ск, СпП — коэффициенты, учитывающие снижение
(увеличение) отпускной цены концентрата или промпродукта на каждый про-
цент отклонения их зольности от прейскурантной нормы; Л°к, Л^пп— прейску-
рантная норма зольности соответственно концентрата и промпродукта; 3V —
приведенные затраты на каждой операции; ун6, Тпп6, — выход и зольность
соответствующего продукта на 6-м участке обработки угля определенной круп-
ности; Яр. у — цена 1 т рядового угля.
Оптимизация с применением изложенного метода возможна лишь при нали-
чии экономически обоснованной зависимости отпускных цен на продукты обо-
гащения от их качества. Существующий прейскурант цен, устанавливающий
линейную зависимость цен на угли и продукты обогащения от их зольности,
несколько условно определяет дополнительные затраты, связанные с повыше-
нием качества обогащаемых углей, так как не полностью учитывает реальный
экономический эффект, к которому приведет изменение качества углей в сфере
их использования. В связи с этим приведенная оптимизация правомерна лишь
для сравнительно узкого диапазона изменения качества обогащаемых углей
в пределах заданной нормы на зольность концентрата. Поэтому в качестве кри-
терия оптимальности целесообразным может оказаться реальный экономический
эффект от обогащения углей с учетом влияния качественных показателей обо-
гащения на эффективность различных направлений его использования.
В качестве целевой функции может быть принята чистая продукция. Так
как в углеобогащении чистая продукция принимается равной сумме прибыли,
заработной платы и начисления на заработную плату, то для ее вычисления можно
использовать уравнение (11.11), определяя удельные затраты без заработной платы
и начисления на заработную плату.
В конкретных условиях оптимизация технологической схемы фабрики может
преследовать более узкие цели. В этом случае можно ограничиться одной из
следующих функций, являющихся частными формами критерия прибыли;
максимальная реализационная стоимость продуктов обогащения
Р = 0,01Дк
(1 -ЬСк^ок) S Ткв - Ск S ТквЛкв
6=1	6=1
+ 0,0Щ11П (1
h	h
"Ь ^пп^опп) ?ПП 6 ^ПП Vnn д^пп 6
6 1	6 1
минимальные затраты на передел
min;
max;
77
минимальное засорение продуктов обогащения
h s Д	т
h xv
где 6 — номер участка обработки угля; h — число участков обработки угля;
Xv, ~~ номер и число ступеней данной технологической операции; v — индекс
технологической операции;	— доля фракции (класса), извлекаемого
в один из продуктов разделения при осуществлении v-й операции на 6-м участке
обработки угля.
Величина Р находится в сложной зависимости от фракционного и грануло-
метрического составов углей йот определяющего признака разделения на дан-
ной операции.
Эти зависимости представлены уравнениями (II. 1)—(II.4), описывающими
процесс разделения на каждой технологической операции.
Реализация требования, выраженного уравнением (11.11), приводит к оп-
тимальным граничным значениям признака деления исходного угля на концент-
рат, промпродукт и отходы и обеспечивает полноту извлечения определенных
элементарных фракций, составляющих механическую смесь, в соответствующие
продукты разделения.
В связи со сложностью структуры технологической схемы фабрики и боль-
шим объемом исходной информации выбор ее оптимального варианта рацио-
нально осуществлять в два этапа.
На первом этапе для каждой исследуемой технологической схемы опреде-
ляются оптимальные технологические параметры каждой операции (при раз-
делении по крупности — граничная крупность разделения, при разделении по
плотности — плотность разделения на каждой ступени). Полученные параметры
должны обеспечить заданное качество продуктов обогащения при максимальном
выходе общего товарного концентрата. На втором этапе производится технико-
экономическое сравнение различных вариантов технологических схем фабрик
с учетом полученных оптимальных технологических параметров и затрат на обо-
гащение. При этом устанавливают определенную последовательность требований,
выраженных различными целевыми функциями, сам поиск ведут поочередно,
удовлетворяя вначале критерию оптимальности для каждого варианта схемы,
а затем общему критерию оценки всех вариантов.
Функцией цели для каждого варианта технологической схемы может быть
принят максимальный выход общего концентрата при соблюдении приведенных
выше ограничений (II.6)—(II. 10)
2
У Ykv max.
v—1
Для выявления оптимального сочетания технологических параметров каж-
дого варианта схемы фабрики можно использовать метод случайного поиска со
скольжением. Этот метод позволяет, не перебирая все возможные сочетания ис-
следуемых параметров, выбирать такие направления их изменения, которые
ведут к увеличению функции цели, в нашем случае выхода концентрата.
Идея метода заключается в обзоре вокруг принятого центра со случайным
шагом изменения исследуемых параметров целевой функции
При удачном изменении целевой функции, если она увеличивается, а огра-
ничения (II.8)—(11.10) выполняются, центр поиска перемещается в эту точку
78
многомерного пространства, и в дальнейшем параметры изменяются по отношению
к новому центру в том же направлении. При неудачном изменении целевой функ-
ции либо несоблюдении ограничений происходит возврат к старому центру,
и изменение параметров производится по отношению к этому центру в противо-
положном направлении. Если обзор по отношению к текущему значению сколь-
зящего центра поиска приводит к заданному числу неудач, область поиска умень-
шается благодаря уменьшению шага варьирования.
Недостатком этого метода, дающего быструю сходимость, является возмож-
ная локальность оптимизации. В связи с этим он применяется в сочетании с ме-
тодом Монте-Карло, который носит глобальный характер, но дает медленную
сходимость. Возможность такой комбинации обусловливается наличием двух
стадий процесса отыскания оптимального значения целевой функции: поиск
начальной точки скольжения (методом Монте-Карло) и собственно поиск опти-
мума в области изменения переменных (методом случайного поиска со скольже-
нием).
Применение методов математической оптимизации позволяет выбрать наи-
более рациональную схему для вновь строящихся фабрик, модернизации и тех-
нического перевооружения действующих фабрик, а также улучшить управление
технологией обогащения на действующих предприятиях.
Раздел III
ГРОХОЧЕНИЕ И ДРОБЛЕНИЕ
(ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ) УГЛЕЙ
Глава 1
ГРОХОЧЕНИЕ
§ 1. Основные сведения
Г рохочение — процесс механического разделения по крупности на
просеивающих поверхностях различных по размерам кусков (зерен) материала.
На углеобогатительных предприятиях применяют грохочение:
предварительное — отделение из основной массы исходного ма-
териала крупных кусков для последующей их обработки, например дробления;
подготовительное — разделение исходного материала на нес-
колько определяемых технологией обогащения классов крупности, предназна-
ченных для последующей раздельной обработки в различных обогатительных
аппаратах. Продукты подготовительного грохочения называют машинными клас-
сами;
окончательное — разделение обрабатываемого материала на клас-
сы крупности, размеры и засорение которых регламентируются соответствую-
щими техническими условиями. Полученные при этом классы отправляются
потребителю как готовая продукция;
обезвоживающее — удаление основной массы воды, содержащейся
в обрабатываемом материале, например, в продуктах мокрого обогащения,
а также отделение суспензии, обесшламливание и т. п.
По способу выделения машинных классов на углеобогатительных предприя-
тиях различают грохочение:
сухое — без применения обрабатывающей среды или с применением в
качестве нее специально подаваемого воздуха или какого-либо другого газа;
мокрое или гидрогрохочение — с применением в качестве
обрабатывающей среды специально подаваемой воды;
комбинированное — последовательное сочетание сухого и
мокрого грохочения.
Материал, поступающий на грохочение, называется исходным, оста-
ющийся на сите — надрешетным продуктом, а проходящий через от-
верстия сита — подрешетным продуктом.
Число продуктов при последовательном грохочении на ситах составляет
и + 1, где п — число сит. В этом случае исходным материалом для последую-
щего просеивания служит один из продуктов предыдущего просеивания.
Последовательный ряд размеров отверстий сит (от больших к меньшим),
применяемых при грохочении, называется шкалой грохочения
(классификации), а постоянное отношение размеров отверстий смежных сит—
модулем шкалы.
При крупном и среднем грохочении модуль чаще всего принимают равным
2. Такова, например, шкала классификации на ситах с отверстиями 50, 25, 12,
6 и 3 мм. Для ситовых анализов небольших навесок применяют контрольные
сетки по ГОСТ 3584—73 с модулем 10 = 1,259,
Промышленную шкалу грохочения устанавливают в зависимости от обо-
гатимости углей, метода обогащения и требований потребителей к сортовому
топливу и продуктам обогащения.
При грохочении и дроблении углей размер отдельных частиц в массе обра-
батываемого материала оценивают их диаметром. Этот показатель зависит от
формы частиц. Для частиц неправильной формы средний диаметр определяется
80
путем непосредственных измерений
длины, ширины и толщины (высоты)
параллелепипеда, в который вписы-
вается измеряемый кусок, и затем
расчетов по одной из следующих
формул:
dcp = (/ + 6)/2;
dcp = (/ + h + Л)/3;

р ” у/ Z *
где Z, b, h — соответственно длина,
ширина и толщина (высота) кус-
ка, мм.
Крупность всей массы сыпучего
материала оценивают по ее грану-
лометрическому составу, кото-
рый" “'Определяют просеиванием мате-
риала через набор сит, подбираемых
по определенному модулю (ситовый
Размер отверстий сит, мм
Рис. III.1. Суммарные характеристики
по «плюсу» (кривые суммарных остат-
ков на ситах)
анализ). Методы проведения ситовых анализов унифицированы ГОСТ 2093—82.
Материал, прошедший через сито с отверстиями и оставшийся на сите с от-
верстиями /2 (/2Zi), называется классом. Пределы класса определяются раз-
мерами отверстий сит, на которых происходит грохочение.
Нижним классом называется материал, крупность которого меньше
размера отверстия сита грохота. Содержание нижнего класса в любом продукте
можно определить тщательным рассевом пробы на сите с отверстиями, размер
которых равен размерам отверстий сита грохота.
При грохочении на три класса и более последовательность их выделения
зависит от расположения сит. При этом различают грохочение от крупного к
мелкому, от мелкого к крупному и комбинированное.
Класс, используемый как готовый товарный продукт, называют сортом.
Число классов и их крупность определяются процессом дальнейшей обработки
материала или кондициями па готовые продукты.
Средний диаметр узкого класса, ограниченного пределами dx и d2, чаще
всего определяют как среднее арифметическое этих пределов:
dcp — (di + d2)/2.
Для определения средневзвешенного диаметра всего про-
дукта, состоящего из смеси частиц различных классов, на практике пользуются
формулой
-Dcp = у-А Т ... + ?пЛ,)/(Т1-ГТг+	+ Vn)>
(III.3)
где dlt d2, ..., dn — средние диаметры узких классов крупности, мм; yi, у2>
ytl — выходы узких классов крупности, %.
Графическое изображение гранулометрического состава сыпучего материала
называют характеристикой крупности. Обычно пользуются сум-
марными (кумулятивными) характеристиками по «плюсу» (рис. III. 1). Вогнутая
кривая 1 указывает на преобладание мелких зерен, выпуклая (кривая 2) — круп-
ных, прямолинейная (кривая 3) — на равномерное распределение материала.
Выход промежуточных классов можно определить путем интерполяции. При
построении суммарных характеристик в широком диапазоне крупности зерен
материала пользуются системами координат с полулогарифмической или лога-
рифмической шкалами.
§ 2. Закономерности процесса грохочения
Результаты процесса грохочения оценивают по показателям качества продук-
тов разделения. Так, при классификации углей на товарные сорта показателем ка-
чества разделения является содержание мелкого материала в надрешетном продук-
81
те или крупного в подрешетном продукте; при обезвоживании — влажность над-
решетного продукта. В некоторых случаях для текущего контроля работы гро-
хотов при относительно постоянном содержании а нижнего класса в исходном
материале результаты грохочения оценивают упрощенно по содержанию О
нижнего класса в надрешетном продукте, т. е. по так называемому засорению.
Степень полноты отделения мелкого материала от крупного при грохоче-
нии характеризуется эффективностью грохочения, которая
представляет собой извлечение нижнего класса в подрешетный продукт:
; 8 : ур/а — 100 (<% — 0) |3/[ф — 0) сс],
где у — выход подрешетного продукта, %; ос, р и 0 -содержание нижнего класса
крупности соответственно в исходном материале, подрешетном и надрешетном
продуктах, %.
При грохочении материала на два продукта широко применяется формула
£ = Ю4 (р — а) (а — 0)/[а (100 — а) (Р — 0)].
Эффективность грохочения и массовая произ-
водительность грохота являются основными технологическими пока-
зателями рассматриваемого процесса. Они находятся в определенной зависи-
мости друг от друга и, в свою очередь, зависят от множества факторов.
Эффективность грохочения как функция нагрузки при разделении на гро-
хотах различных типов носит экстремальный характер. Особенно он проявля-
ется при применении сит с отверстиями продолговатой формы (колосниковые
решета), при которых на эффективность процесса в случае малых нагрузок зна-
чительное влияние оказывает засорение подрешетного продукта, а в случае боль-
ших — засорение надрешетного.
Наряду с массовой производительностью грохота по исходному Q, т/ч раз-
личают пропускную способность грохота т/(ч-м) и удельную производитель-
ность q, т/(ч-м2):
<?i = Q/B-
q = Q/(BL) = QjL,
где В — ширина просеивающей поверхности грохота, м; L—длина просеи-
вающей поверхности грохота, м.
Для сравнительной оценки инерционных грохотов по интенсивности режима
их работы используют коэффициенты работы сита
Kv = aco2sin (а + p)/(g cos р),
где а — амплитуда колебаний, м; со — частота колебаний, с"1; а — угол под-
брасывания, градус; р — угол наклона сита, градус; g — ускорение свобод-
ного падения, м/с2.
Значения Kv, обеспечивающие удовлетворительные результаты разделе-
ния углей, для окончательного грохочения с минимальным переизмельчением
составляют 1,5— 1,8; для подготовительного грохочения при интенсивной работе
грохота 3—3,5.
Одним из важнейших факторов, влияющих на результаты разделения,
является скорость движения материала по ситу грохота. Этот показатель не только
определяет производительность грохота как транспортирующего аппарата, но
и в значительной мере влияет на эффективность грохочения.
Зависимость удельной производительности q инерционных грохотов с ма-
лым углом наклона просеивающей поверхности и эффективности грохочения
Е на них от скорости и движения материала по ситу показана на рис. Ш.2 и
Ш.З.
Средняя скорость (м/с) движения материала по ситу инерционного грохота
определяется зависимостью
иср : - 0,55 п a sin a sin р,
где п —вынужденная частота колебаний сита, мнн“х; а — амплитуда колебаний
сита, м; а — угол подбрасывания, градус; р — угол наклона просеивающей
поверхности к горизонту (до 5°).
82
Закономерная связь эффективности грохочения с временем рассева описы-
вается уравнением кинетики грохочения
£ -= 1 — ехр (—kin\
где k и п — параметры грохотимости, зависящие от свойств материала и условий
грохочения; / — время грохочения.
Если принять, что скорость и движения материала по ситу грохота не изме-
няется по его длине /, то время грохочения
t = 1/и
и тогда
Е — 1 — ехр [—k (llu)n.
На основании уравнения диффузионного массопереноса в УкрНИИУгле-
обогащении при решении двумерной задачи получена зависимость для расчета
эффективности грохочения Е (извлечения частиц, размер которых меньше круп-
ности разделения, в подрешетный продукт)
Е = 1 — 0,5 (1 + 0,5Ф	{0,5Ф [(к/ — Л)/КДЛ}>
X
л
где Ф (х) = (2/Кл) ехр (— z2) Jz — интеграл вероятности; и — продольная
о
скорость потока, м/с; t — время грохочения, с; Dx, Dz — коэффициенты рассе-
яния, м2/с; v — скорость закономерного осаждения частиц (вертикальная ско-
рость потока),'м/с; h — средняя высота потока пульпы на решете (объемный рас-
ход пульпы, приходящийся на единицу поверхности, м3/м2).
Значения У Dx и Dz, а также усредненные значения скоростей и и и,
полученные экспериментальным путем для грохотов ГИСЛ72 и гидрогрохота
ГГН с неподвижной просеивающей поверхностью.
и, м/с
V, м/с
ГГН
5,58
0,03
4,5
0,15
ГИС Л 72
0,715
0,037
0,25
0,018
Расчетные кривые кинетики разделения (рис. III,4) и опытные данные сви-
детельствуют о том, что построенная модель достаточно точно описывает процесс
разделения, осуществляемый на грохотах различных типов.
Влажность исходных
углей является одним из наиболее суще-
ственных факторов, отрицательно влия-
ющих на технологические показатели
работы грохота, работающего в режиме
сухого грохочения (рис. III.5 и Ш.6).
Рис. II 1.2. Зависимость удель-
ной производительности инер-
ционных грохотов от скорости
движения материала по ситу:
13 — размеры отверстий сит со*
ответственно 25 X 25; 13X13 и 6 X
X 6 мм
Рис. III.3. Зависимость эффективности
грохочения от скорости движения мате-
риала по ситу
83
Рис. Ш.4. Кинетика эффективности
извлечения классов крупностью мень-
ше крупности разделения в подрешет-
ный продукт гидрогрохота ГГН (/—<3)
и грохота ГИСЛ72 (4):
/ — 4 — удельные производительности со-
ответственно 100; 150; 200; 250 т/(ч-м2)
Рис. Ш.5. Влияние влажности
W углей на удельную произво-
дительность q грохота:
1--2 — эффективность грохочения
соответственно 85 и 95 %
Рис. Ш.6. Зависимость эффективности
грохочения углей от их влажности:
АВ — сухое грохочение: ВС — грохоче-
ние влажноги угля; DE — мокрое грохоче-
ние
Содержание нижнего класса круг
но ст и д исходном материале,/
Содержание пэдрешетного продукта
6 исходном материале, %
Рис. II 1.7. Зависимость удельной про-
изводительности грохота от крупности
исходного материала:
1 — 3 — эффективность грохочения соответ-
ственно 80; 90 и 95 %
Рис. III.8. Влияние содержания под-
решетного продукта в исходном мате-
риале на эффективность грохочения:
1 — 3 — соответственно сито с отверстия-
ми 25x 25; 13x13 и 6x6 мм
На процесс грохочения в основном оказывает влияние поверхностная влага,
особенно при грохочении мелкого материала, так как опа вызывает слипание
мелких частиц, налипание их на крупные куски и замазывание Ътверстий^сит.
При некоторых предельных содержаниях влаги, зависящих от влагоемкости
материала, и размере отверстий сита эффективность грохочения резко падает.
При влажности материала, превышающей предельное значение, подвижность
зерен возрастает и наступают условия для мокрого грохочения (см. рис.лШ.6).
Гранулометрический состав исходных углей влияет на
удельную производительность грохота (рис. Ш.7) и эффективность грохочения.
Последняя достигает высоких значений, если содержание подрешетного продукта
в исходном материале составляет 60—80 % и более (рис. Ш.8). Для сухого гро-
хочения эта зависимость справедлива при оптимальном режиме грохочения и
содержании внешней влаги в исходном угле до 3—4 %.
Во многом процесс грохочения зависит от состава нижнего класса в исход-
ном материале, особенно от наличия «трудных зерен», имеющих размер, близкий
к размеру ячейки сита. Практика грохочения показала, что зерна, диаметр ко-
торых меньше, чем три четверти отверстия сита, легко проходят в промежутках
между крупными зернами материала и по достижении ими поверхности сита
проваливаются через отверстия. Такие зерна в отношении грохотимости назы-
вают «легкими». Зерна крупнее трех четвертей отверстия сита проходят с трудом
в промежутках между крупными зернами и через отверстия сита. Эта трудность
прохождения прогрессивно возрастает по мере приближения диаметра зерен
к величине отверстий сита. Зерна, диаметр которых меньше полуторной величины
отверстия сита, затрудняют проникновение к его поверхности «трудных зерен»,
легко застревают в отверстиях. Зерна, размер которых больше отверстий сита,
но меньше полуторной величины их, называют «затрудняющими».
Существенное влияние на процесс грохочения оказывают форма зерен
грохотимого материала, конструкция и форма от-
верстий сит. Обычно материал, состоящий из зерен пластинчатой и про-
долговатой формы, является менее благоприятным для грохочения, чем мате-
риал с зернами округлой и кубообразной формы.
Технологические возможности просеивающей поверхности в первую оче-
редь зависят от живого сечения, т. е. от отношения суммарной площади ячеек
сита ко всей площади просеивающей поверхности. Для проволочных сит с квад-
ратными ячейками живое сечение F (%) определяется по формуле
F = 100а2/(а + с)2 _= 100 (1 -h c/a)~2t
а для сит с прямоугольными ячейками по формуле
F - lOOaZ?/[а + с) (b Т с)],
где а, Ь — размеры сторон ячейки, мм; с — диаметр проволок утка и основы, мм.
Сита с мелкими ячейками принято характеризовать их плотностью К (%),
т. е. отношением площади, занимаемой проволокой, к общей площади сита
К - ЮО — F.
В зависимости от значения /С различают сита малой плотности (до 25 %),
нормальной плотности (25—50 %), большой плотности (50—75 %) и особенно
большой плотности (свыше 75 %).
С увеличением живого сечения сита возрастает его просеивающая способ-
ность, однако получению возможно большего живого сечения за счет уменьше-
ния расстояния между ячейками препятствует необходимость повышения проч-
ности сита.
Конструкция сит, применяемых для грохочения, весьма разнообразна.
Это обусловлено не только различным назначением сит и большим разнообразием
условий их эксплуатации, но и стремлением увеличить срок службы и живое
сечение сит.
На практике применяют просеивающие поверхности с круглыми, квадрат-
ными, прямоугольными, щелевидными отверстиями и отверстиями другой формы,
которые влияют на производительность грохота и на засорение продуктов раз-
деления.
85
Сита и решета с прямоугольными отверстиями по сравнению с рабочими по-
верхностями, имеющими квадратные и круглые отверстия того же номинального
размера, имеют большую производительность, меньше забиваются, но на них
нельзя получить точные по размеру зерен классы (сорта) материала.
Производительность грохота зависит от размера отверстий сит. При конст-
руктивно одинаковых просеивающих поверхностях и исходном материале одного
и того же состава она уменьшается прямо пропорционально размеру отверстий.
Эта закономерность положена в основу всех существующих методов расчета про-
изводительности инерционных грохотов.
Угол наклона просеивающей поверхности также влияет на процесс грохо-
чения.
Для инерционных грохотов угол наклона аОпт рекомендуется выбирать по
формуле
£ссопт = 1,5850°’8,
где 0 — засорение надрешетного продукта (от 5 до 60 %).
Для гидрогрохотов с продольным расположением колосников просеивающую
поверхность рекомендуется устанавливать под углом 20—25°, с поперечным рас-
положением колосников — под углом 30°. Оптимальный угол наклона струи
к неподвижной просеивающей поверхности, установленной под углом 20°, со-
ставляет 30—40°.
§ 3. Производительность грохотов
Ориентировочную производительность инерционного грохота, работающего
в режиме сухого грохочения, рекомендуется определять по формуле
Q = Fqk^JzJz^k^k^
где F — рабочая площадь грохота, м2; q — удельная производительность по
питанию, т/(м2-ч); kr—&7—-поправочные коэффициенты, учитывающие соот-
ветственно изменение гранулометрического состава исходного угля, требуемую
эффективность грохочения, влажность исходного угля, содержание глинистых
примесей в исходном угле, влияние угла наклона грохота, влияние типа про-
сеивающей поверхности, расположение просеивающей поверхности па грохоте.
Необходимый фронт грохочения Fr для достижения заданной производи-
тельности при известных условиях грохочения определяется по
F г = 1 t25Q/[qk1k2k3k4k5k(ik7),
где 1,25 — коэффициент неравномерности
формуле
нагрузки.
Значения
Содержание подрешет-
ного продукта в исход-
ном, %	............ 10
ki .  ................ 3,5
Значения
Требуемая
и ость
эффектнв-
грохочения, %	60
................. 2
Значения
наклон а
градус
грохотов ГИЛ,
Угол
ГИТ,
•
Угол
ГИТ,
.
Угол наклона ГИСЛ, градус
...................... . .
Угол наклона ГИСЛ, градус
^5...........’............
86
наклона
градус
грохотов ГИЛ,
коэффициента k
поправочного
20 2	30 1,5	40 1,3	50 1,1	60 1,05	70 1	80 0,95	90 0,9
поправочного		коэффициента k2					
65	70	75	80	85	90	95	98
1,85	1,7	1,55	1,4	1,3	1,15	1	0,7
поправочного коэффициента ks							
10	И	12	13	14	15	16	17
0,7	0,76	0,89	0,9	0,95	1	1,1	1,8
18	19		20	21	22	23	24
1,24	1,3		1,37	1.5	1,56	1,62	1,7
0	1	2	3	4	5	6	7
0,8	0,82	0.84	0.86	0,88	0,9	0,92	0,94
8	9	10	11	12	13	14	15
0,96	0,98	1	1,05	1,1	1,15	1,22	1,27
В зависимости от типа сита значения поправочного коэффициента k$ сле-
дующие:
Проволочи ые
Форма отверстий
сит................Ква- Прямо-
драт- угольная
ная
.............. 1	1,2
Штампован-
н ые
Ква- Круг-
драт- лая
ная
0,85	0,7
Из резины
к полиуретана
Щеле-
видная
1,3
Специ-
альная
1,4
Струнные
Поперечное
расположе-
ние струн
1,6	2
В зависимости от расположения сита на грохоте по ярусам значения попра-
вочного коэффициента k7 следующие: I ярус —1; II—0,9, III—0,6.
Удельные производительности грохочения разных марок углей по данным
ПОТТ приведены в табл. III. 1, а поправочные коэффициенты k3 и /г4 в табл.
III.2 и Ш.З.
Производительность грохота с эластично-деформируемой поверхностью
(ГЭДП) в двухситном исполнении определяется в основном производительностью
нижнего сита. Производительность верхнего сита определяют по формуле
Qi - qiP.
где q± — удельная нагрузка по исходному питанию, т/(ч-м2); F — площадь
сита, м2.
Производительность нижнего сита (?2 рассчитывают по формуле
<?2 — Wq2F/(aBEB),
где — удельная производительность нижнего сита, т/(ч-м2);
72-126,46— {61,39^ [1+ (lFr)2 10“3] (г90,31/[а0’08 (10,8+6а—0,163а2)]},
— требуемая эффективность грохочения по нижнему ситу, %; Wr—содер-
жание рабочей влаги в классе 0—6 мм, %; а — содержание класса 0—6 мм в пи-
тании упруго деформируемого сита, %; ав — содержание класса 0—25 мм в пи-
Таблица III.1
Удельная производительность инерционного грохота
Уголь	Размеры отверстий сит, мм							
	6x6	10X10	13x13	25x25	50X50	75X75	100Х хюо	150Х XI50
Каменный	6	9	13	20	30	40	56	80
Антрацит	7,5	11	14,5	24	27,5	50	70	100
Сланец	4	7.5	10	18	29	39	50	75
Примечания. 1. При мокром грохочении удельную производительность для
сит с отверстиями размером 25, 13, 10 и 6 мм следует увеличить соответственно в 1,5;
2; 2,5 и 2,8 раза. 2. Внешняя влажность исходного материала 3 %.
Таблица III.2
Значения поправочного коэффициента Аг3
Размер отверстий
сит, мм
Содержание внешней влаги в исходном материале, %
3	4	4,5	5	6	Более 6
6X6
10X10
13X13
25X25
50X50
1	0,75	0,65	0,6 *	0,5 **	0,4 **
1	0,85	0,7	0,65 *	0,56 **	0,5 **
1	0,9	0,75	0,7	0,65 **	0,6 **
1	1	0,95	0,92	0,9	0,8
1	1	1	1	0,95	0,9
* Требуется систематическая очистка сит.
** Требуется применение сит специальных конструкций или специальных грохо-
тов для грохочения влажных углей.
87
Таблиц a 111.3
Значения поправочного коэффициента k
Размер
отвер-
ст и н
сит, мм
Содер-
жав не
внешней
влаги
в исход-
ном
Содержание глинистых примесей в исходном угле, %
2
6
8
10
16
20
6Х 6 13Х 13	V#\/7\ СП О 	 - -	— ri	0,9 1 1	0,8 1 0,96	0,6 1 0,91	0,2 0,95 0,85	0,92 0,79	0,9 0,69	0,86 0,57	0,82 0,43	0,77 0,27	0,72
25X25	... 6	1	1	1	1	1	1	0,9	0,9	0,9	0,9
	>6 Поп|	1 эавочн	1 ые ко	0,98 эффии	0,95 (иенты	0,91 1 к фо	0,87 'рмуле	0,84 расче	0,8 Та б та	0,76 лиц	0,72 а Ш.4
производительности спирального грохота
Содержание нодрешетного продукта в исходном, %	ka	Содержание плоских зерен в надрешетном продукте, %		Ширина щели, мм	
65	0,92	10	1,02	50	1
70	0,94	20	1,00	75	1,33
75	0,96	30	0,98	100	1,42
80	0,98	40	0,96	125	1,73
85	1.00	50	0,94	150	1,83
90	1,02	60	0,92	200	2
95	1,04	70	0,9	250	2,13
танин грохота, %; Е% — требуемая эффективность грохочения по верхнему ситу,
%; а — угол наклона грохота к горизонту.
Производительность грохота ГЦЛ со спиральной просеивающей поверх-
ностью рекомендуется определять по формуле
Qo = 0,47|iip(p/iS£)2,
где Qo — производительность грохота, т/ч; р — коэффициент разрыхления дви-
жущейся массы материала; (р — коэффициент заполнения ((р --0,15-:-0,25);
р — плотность материала, кг/м3; S — шаг спирали, м; D — диаметр цилиндра, м.
Влияние на производительность грохота содержания нижнего класса в ис-
ходном материале учитывается поправочным коэффициентом ka, содержание
зерен плоской формы в верхнем классе —ku, а влияние ширины щелей —ke.
С учетом указанных факторов формула производительности спирального
грохота имеет вид (табл. Ш.4)
Удельную производительность 7Т, кг/(м2-с), гидрогрохотов с неподвижной
просеивающей поверхностью рекомендуется определять по формуле
<? = ioV''^0-27/^3’85^-'5),
I	и	f \	/
где qB — удельный расход воды, м3/т; 6 — расстояние между колосниками, м;
Е— эффективность грохочения, %; dcp — параметр, характеризующий грану-
лометрический состав исходного материала, м;
^ср “	(^iYi)/( У] Тг) >
Xi — средний размер зерна z-го класса крупности, м; — выход /-го класса круп-
ности, %.
88
Производительность дугового грохота по подрешетному продукту опреде-
ляют по формуле
q = Q^DbvL/^VBr),
где^/ — объемная производительность дугового грохота по подрешетному про-
дукту, м3/с; ц — коэффициент расхода, равный 0,6; D—диаметр питающего
трубопровода; р — коэффициент, учитывающий иепрямолинейность изменения
высоты потока по длине сита (р = 1,56); b — суммарная ширина щелей сита,
м; В — ширина сита, м; v — скорость поступления пульпы на сито, м/с; г — ра-
диус дугового сита по дуге, м; L —длина сита по дуге, м.
Производительность конического грохота по фугату определяется по фор-
муле
Q ----- лцП/щ]/ q^vdH cosct/[D (1 —-1)]>
где Q — объемная производительность, м3/с; ft — коэффициент расхода (р -
-- 0,7-:-0,75); D —диаметр средней части конической поверхности, м; h — вы-
сота обезвоживающей поверхности, м; е — пористость зернистого слоя; ф — ко-
эффициент формы частиц, представляющий отношение поверхности шара Sin к по-
верхности равновеликой по объему частицы S4 (ф ^Sm/S4); d —средний диаметр
частиц, м; Н — напор водоугольной смеси, м; а - - угол между образующей ко-
нуса и его осью, градус.
Пористость слоя определяют по формуле
е = (6 — 6u)/6,
где 6 — плотность частиц, кг/м3; 6Н — насыпная плотность частиц, кг/м3.
Опытным путем определено, что для угольных зерен размером 12—15 мм
пористость равна 0,45—0,5.
Основными факторами, определяющими производительность конических
грохотов, являются площадь обезвоживающей поверхности и пористость зер-
нистого слоя. Пористость слоя угля на сите практически мало изменяется, сле-
довательно, повышение производительности можно получить только увеличением
площади сит. Однако увеличение площади сит ограничено, так как произво-
дительность пропорциональна величине £>0*5, что обусловлено уменьшением
центробежных сил с увеличением диаметра средней части конической поверх-
ности. Площадь сит может быть в небольших пределах увеличена за счет их вы-
соты. Однако это возможно только при равномерном распределении поступающей
водоугольной смеси по всей высоте кольцевого сита.
§ 4.	Отечественные грохоты для классификации и
обезвоживания углей
Признаком, определяющим конструктивные особенности грохота, является
характер движения просеивающей поверхности или ее элементов.
По характеру движения просеивающей поверхности грохоты могут быть
разделены на неподвижные, с движением отдельных эле-
ментов просеивающей поверхности, подвижные.
По расположению просеивающей поверхности грохоты разделяют на н а к-
лонные и горизонтальные.
В соответствии с формой просеивающей поверхности различают грохоты
плоские, с переменным углом наклона, дуговые, к о н и ч е с к и е,
цилиндрические (барабанные), а также грохоты, выполненные в виде
многогранных призм и пирамид.
Грохоты должны иметь высокую эффективность грохочения и большую
производительность, обеспечивающую малопоточность технологической схемы;
относительно небольшие габаритные размеры и массу; максимально возможный
коэффициент динамичности; оказывать небольшое воздействие на опорные уст-
ройства (перекрытия); иметь минимальное число трущихся частей и деталей,
простую и надежную конструкцию, низкий расход энергии; быть снабжены
средствами, предотвращающими забивание отверстий сит грохотимым матери-
89
Рис. II 1.9. Грохот
ИС — с близкими
алом; обеспечивать низкую степень
измельчения углей; обладать ма-
лым уровнем шума.
В зависимости от насыпной
плотности грохотимого материала
подвижные грохоты бывают трех
типов: легкие, средние
и тяжел ы е. Подвижные гро-
хоты характеризуются также ви-
дом механизма, который приводит
в колебательное движение про-
сеивающую поверхность, и харак-
тером самих колебаний.
В соответствии с ГОСТ 23788—
79 тип и исполнение грохота,
определяющие траекторию колеба-
ний, обозначаются буквенной аб-
бревиатурой и цифровыми пока-
зателями. Начальная буква обо-
значает грохот, следующая (или
следующие) характеризует исполне-
инерционный ГИТ51А ине И — с круговыми или близки-
ми к ним колебаниями, С — с
прямолинейными колебаниями,
к прямолинейным колебаниям. Последняя буква опре-
деляет тин грохота, А — легкий, С — средний, Т — тяжелый.
Первая цифра в условном обозначении показывает ширину просеивающей
поверхности: 2—1000 мм; 3—1250 мм; 4—1500 мм; 5—1750 мм; 6—2000 мм;
7—2500 мм; 8—3000 мм; 9—3550 мм; 10—4000 мм; вторая — число ярусов сит.
Обозначение грохота может заканчиваться буквенным или цифровым ин-
дексом его модификации.
Грохоты для предварительного грохочения с подвижной рабочей поверхностью.
Для предварительного грохочения углей, антрацитов и горючих сланцев про-
мышленностью освоены и серийно выпускаются грохоты ГИТ51А и ГИТ71,
а также цилиндрические грохоты ГЦЛ1 и ГЦЛЗ с рабочим органом в виде
с пирали.
Грохоты ГИТ51А и ГИТ71 предназначены для разделения по крупности
50 мм и более сыпучих материалов с насыпной плотностью до 2,8 т/м3.
Грохот ГИТ51А (рис. III.9), выпускаемый в опорном и подвесном ис-
полнении, состоит из короба 2 с ситом, установленного или подвешенного на че-
тырех пружинных амортизаторах 7. В каждом амортизаторе по три пружины 8.
В центральной части короба укреплен инерционный вибратор, вал которого
расположен под нерабочим участком сита. Снаружи короба размещены неуравно-
вешенные массы — дебалансы, вращающиеся вместе с валом вибратора и закры-
тые кожухами 6. При вращении вала вибратора короб с ситом колеблется на пру-
жинных амортизаторах; траектория движения каждой его точки расположена
в вертикальной плоскости и близка к окружности, радиус которой равен ампли-
туде колебаний короба. Корпуса подшипников вибратора соединены трубой,
внутри которой расположен вал вибратора, вращающийся с помощью клино-
ременной передачи 5 от асинхронного электродвигателя 4 с короткозамкнутым
ротором. Двигатель установлен на подвижной подмоторной раме 5, компенсиру-
ющей нагрузки на ремни передачи при колебаниях короба. Вал вибратора вра-
щается в двух роликоподшипниках.
Грохот в опорном исполнении устанавливается на специальной раме, в ко-
торой размещены воронка для подрешетного продукта и упоры, не допускающие
бокового раскачивания короба. На раме может быть укреплен пылезащитный
кожух /.
У грохота в подвесном исполнении боковые упоры и пылезащитный кожух
крепятся к специальным конструкциям. Воронка для подрешетного продукта
изготовляется по месту сборки грохота. Основания пружин подвесок закреп-
ляются болтами к опоре.
90
Конструкция дебалансов вибратора допускает изменение амплитуды коле-
баний короба.
В грохоте с подвесным исполнением угол наклона короба регулируется из-
менением длины подвесок, а в грохоте с опорным исполнением — поворотом пру-
жинных опор грохота относительно короба и установкой их на тумбы различной
высоты. Для регулирования высоты тумб в соответствии с заданным углом нак-
лона короба завод поставляет специальные промежуточные опоры (прокладки).
Просеивающая поверхность грохота состоит из двух карт, закрепленных
в коробе болтами. В середине короба часть просеивающей поверхности отверстий
не имеет. Поэтому вибратор, расположенный под этой частью короба, не подвер-
гается абразивному изнашиванию. Просеивающая поверхность представляет
собой листовое решето толщиной 25 мм с квадратными отверстиями. Для пре-
дохранения от интенсивного изнашивания на лист наварены продольные брусья
сечением 40 X 40 мм, которые по мере изнашивания заменяются.
Конструкция короба предусматривает возможность установки колоснико-
вой просеивающей поверхности в виде отдельных секций, устанавливаемых кас-
кадом. При этом щель расширяется к концу секции.
Г р о х о т ГИТ71 выпускается в опорном исполнении. Он предназначен
для разделения по крупности материалов с насыпной плотностью до 2,5 т/м3.
Грохот состоит из короба с ситом, вибратора, привода и пылезащитного ук-
рытия. Короб грохота монтируется из отдельных клепаных элементов. Преду-
смотрено применение различных просеивающих поверхностей: колосниковых
плит, решет с квадратными и круглыми отверстиями, рамочных сит.
Вибратор состоит из дебалансного вала, опирающегося на закрепленные
в корпусе подшипники, шкива и маховика со сменными дебалансами, при помощи
которых регулируется амплитуда колебаний.
Грохот можно поставить как с правым, так и с левым расположением при-
вода, с пылезащитным укрытием или без него. Укрытие собирается из отдельных
легких металлических щитов.
Грохоты ГИТ51А и ГИТ71 являются наиболее надежными из инерционных
грохотов. Короба этих грохотов изготовляются из толстолистового проката,
а детали короба соединяются высокопрочными болтами. Массивность элементов
конструкции короба определяется не только требованиями надежности, но и
динамикой грохота.
Грохот ГИТ51А был испытан на фабрике «Краснолучская» ПО «Донбас-
сантрацит». При выделении из рядового антрацита класса +100 мм грохот обес-
печил производительность до 345 т/ч при эффективности грохочения до 97 %.
Грохот ГПТ71 был испытан на операции подготовительного грохочения слан-
цев крупностью до 900 мм. Производительность грохота по питанию составила
от 400 до 1140 т/ч при эффективности грохочения соответственно 97,7 и 84,7 %.
Технические характеристики инерционных грохотов ГИТ
ГИТ51А	ГИТ71
Производительность, т/ч:
по углю (решета с отверстиями 100Х 100 мм)
по сланцу (решета с отверстиями 100 мм)
Максимальная крупность кусков в питании, мм
Размер сит, мм:
ширина .................................
длина ..................................
Число сит ..................................
Размер отверстий сита или ширина щелей между
колосниками, мм ............................
Частота колебаний сита, мин”1 ..............
Амплитуда колебаний сита, мм ...............
Угол наклона сита к горизонту, градус . . .
Мощность электродвигателя, кВт..............
Габаритные размеры, мм:
длина ..................................
ширина .................................
высота .................................
Масса грохота без электродвигателя, т . . . .
Изготовители —
250—350
400
1750
3500
До 700
До 900
1100
2500
5000
50-300
600-750	650
4 — 7	6
10—18	10 — 30
20	30
4045	5340
3275	3370
2400	2450
6,25	11,1
Ворошиловградский Воронежский
завод угольного
машиностроения
им. Пархоменко
завод горно-
обогатительного
оборудования
91
Рис. III. 10. Грохот цилиндрический ГЦЛ
Цилиндрический грохот ГЦЛ (рис. 111.10) со спиральной
просеивающей поверхностью состоит из вращающегося на катках цилиндра /,
механизма привода, укрепленного на раме 4, и самой рамы. Грохот устанавли-
вается непосредственно на раме, для него не нужен специальный фундамент.
Ось цилиндра имеет небольшой наклон к горизонту. С одной стороны цилиндр
опирается на приводные, а с другой — на опорные катки, укрепленные па раме
грохота. Приводные катки 3 вращаются электродвигателем 6 через редуктор 5.
Для предотвращения сдвига цилиндра по каткам вдоль своей оси вниз служат
упорные катки 2. Все вращающиеся части грохота закрыты металлическими ог-
раждениями. Ограждение цилиндра, состоящее из отдельных секций, которые
можно снимать, образует пылезащитный кожух. В кожухе имеются лазовые и
смотровые люки, фланцы для подключения к вытяжной вентиляции.
Рабочая поверхность грохота представляет собой многозаходную спираль,
расстояние между витками которой определяет размер кусков подрешетного
продукта. Образованная витками спираль по технологии рассева аналогична
колосниковому ситу грохота с плоской рабочей поверхностью.
Преимуществами грохота являются простота конструкции, надежность
в эксплуатации, сравнительно небольшое переизмельчение крупных кусков и
высокая производительность, недостатком — повышенное засорение подрешет-
ного продукта надрешетным.
Грохоты ГЦЛ рекомендуется применять на операциях предварительного
грохочения при наличии в исходном материале кусков размером не более 250 мм
(для ГЦЛ1) и 500 мм (для ГЦЛЗ).
Технические характеристики цилиндрических грохотов ГЦЛ
ГЦЛ1
Максимальная ориентировочная производительность
при наибольшей ширине щелей рабочей поверх-
ности, т/ч ......................................... 400
ГЦЛЗ
1000
Максимально допустимая крупность кусков, мм . .	250
Рабочая длина цилиндра, мм .......................... 1500
Диаметр рабочей поверхности (внутренней), мм . .	1200
Ширина щелей между витками рабочей поверх-
ности, мм ...................................... 50; 70; 100
Угол наклона оси цилиндра к горизонту, градус
Частота вращения	цилиндра,	мин ’х ................... 11
Мощность электродвигателя, кВт ........................ 4,5
Габаритные размеры, мм:
длина ................................................ 3750
ширина .......................................... 1750
высота .......................................... 2400
Масса, т............................................... 3,2
Изготовитель — Карагандинский машиностроительный завод №
400Х 400Х 500
2500
1700
100; 150; 200
8
9,26
7,5
5700
2000
3460
9
2 им. Пархоменко
При грохочении рядогых углей и антрацитов влажностью 4—7 % удельная
производительность этих грохотов (при ширине щелей между спиралями 100 мм)
достигает 70 т/(ч«м2), а эффективность грохочения — 97—98 %.
ВНИПИРУДМАШем (г. Кривой Рог) разработан грохот-питатель для
грохочения в карьерах горной массы, разделение которой осуществляется на
движущихся с помощью тяговых цепей гусеничного типа колосниках с односто-
ронними выступами, направленными в сторону, противоположную движению.
Колосники образуют в зоне между цепями решетчатое полотно. Цепи, снабженные
горизонтальными и вертикальными роликами, опирающимися на раму грохота,
приводятся в движение автономными приводами со звездочками. Для натяжения
цепей имеются натяжные устройства. Над решетчатым полотном смонтирован заг-
рузочный бункер, в зоне разгрузки которого установлены криволинейные борта —
сбрасыватели. Во время работы движущееся решетчатое полотно, взаимодействуя с
горной массой, извлекает ее из бункера. В процессе транспортирования вверх про-
исходит отсев мелких классов; надрешетный продукт разгружается в проемы
между колосниками в момент их раскрытия при огибании приводных звездочек.
Техническая характеристика грохота—питателя
Производительность при крупности разделения 400 мм, м3/ч . .	До 850
Максимальный размер кусков в питании, мм............................ 1	200
Ширина рабочей части, мм............................................ 1	600
Длина полотна, мм:
между звездочками.................................................. 12	000
участка грохочения .............................................. 9	000
Угол наклона полотна к горизонту, градус ........................... 35
Скорость движения полотна, м/с ...............................0,106;	0,137; 0,175
Габаритные размеры, мм:
длина.............................................................. 14	050
ширина .......................................................... 7	575
высота........................................................... 9	500
Масса, т........................................................... 140
Грохоты для подготовительного, окончательного и обезвоживающего грохо-
чения. В угольной промышленности для классификации и обезвоживания в ос-
новном применяются инерционные грохоты. Для углеобогатительных предприя-
тий серийно выпускаются грохоты типов ГИЛ и ГИСЛ, однако наряду с этими
грохотами на ряде предприятий еще встречаются грохоты с прямолинейными
колебаниями типа ГСЛ, резонансные грохоты типов ГРЛ и ГРД, а также экс-
периментальные образцы грохотов различных моделей.
Грохоты инерционные ГИЛ с круговыми или
близкими к ним колебаниями применяются в основном для су-
хого подготовительного и окончательного грохочения. По принципу работы гро-
хоты ГИЛ подобны грохотам ГИТ и состоят из аналогичных сборочных единиц.
В угольной промышленности внедрены грохоты ГИЛ нескольких типораз-
меров (табл. III.5).
Конструктивно грохоты ГИЛ42, ГИЛ43 (рис. III. 11), ГИЛ52 (рис. III. 12)
аналогичны и имеют унифицированные узлы и детали, конструктивные и техно-
логические элементы.
Грохоты ГИЛ42 и ГИЛ 52 имеют два яруса просеивающих поверхностей,
а грохот ГИЛ43 — три. Корпус короба состоит из двух боковин с накладными
листами в местах крепления вибратора, поперечных связей из труб, концевых
.связь-балок из фасонного проката и загрузочного лотка. Вдоль боковин корпуса
93
Табл и ца III.5
Технические характеристики инерционных грохотов ГИЛ
Параметры	ГН Л 32 А	ГИЛ42	ГИЛ 43	ГИЛ52
Максимальная крупность кусков в пи-	100	150	150	150
тании, мм Размеры сит, мм: длина	2500	3750	3750	4500
ширина	1250	1500	1500	1750
Число сит	2	2	3	2
Размеры отверстий сита или ширина	3—25	6—50	6—50	6—100
щелей между колосниками, мм Частота колебаний сита, мин-1	1200	900—1000	900—1000	900—1000
Амплитуда колебаний сита, мм	2,5	3—3,5	3—3,5 10—25	2,5—3
Угол наклона сита к горизонту, градус	10—25	10—25		10—25
Мощность электродвигателя, кВт	4,5	10	10	10
Габаритные размеры, мм: длина	3077	4295	4265	5050
ширина	1674	2860	2770	3110
высота	1640	2710	2660	2910
Масса грохота без электродвигателя, т	1,45—	3,07	3,95	3,46
Изготовитель —	1,53 Вороши;	ювградски	й завод	угольного
	машиностроения им. Пархоменко			
короба с внутренней стороны приварены полосы, которые лежат на поперечных
трубах. Полосы предназначены для крепления к ним сит.
Трубчатая форма поперечных связей наиболее подходит к круговой траек-
тории движения короба при работе грохота, образуя равнопрочное сечение.
С наружной стороны короба к боковинам прикреплены четыре цапфы, к которым
крепятся опоры или подвески грохота. Для установки грохота с разными углами
наклона короба применяются промежуточные опоры.
Пылезащитный кожух устанавливается над коробом грохота и служит для
подключения вытяжной вентиляции для отсоса пыли, образующейся над просеи-
вающей поверхностью. При опорном исполнении кожух крепится к раме и опор-
ным стойкам, при подвесном — подвешивается к строительным конструкциям
здания.
Грохот ГИЛ32А выпускается в опорном (ГВР) (рис. III. 13, а) и подвесном
(ГВП) (рис. III. 13, б) исполнениях. Грохот ГИЛ32 отличается от описанных выше
грохотов верхним расположением вибратора и, следовательно, большей пригод-
ностью для грохочения абразивных материалов, так как вибратор не подвергается
их абразивному воздействию. Однако над верхним ситом в этом случае имеется
ограниченный проход для крупных кусков надрешетного материала.
Грохот ГИЛ32 состоит из тех же сборочных единиц, что и грохоты ГИЛ42,
ГИЛ43, ГИЛ52.
При грохочении углей марки Т (ЦОФ «Углегорская») на грохоте ГИЛ42,
оснащенном верхним ситом с отверстиями 13 X 13 мм и нижним — с отверстиями
6X6 мм, производительность по питанию составляла до 100 т/ч, эффективность
грохочения по граничной крупности 13 мм 90—95 % и по крупности 6 мм70—75 %.
При грохочении рядового антрацита по крупности 50, 25 и 6 мм на грохоте
ГИЛ43 достигнута производительность по питанию 100—150 т/ч. Эффективность
грохочения на верхнем сите составила 95—97 %, на среднем и нижнем — соот-
ветственно 90—95 и 80—85 %.
Грохоты инерционные ГИСЛ с близкими к прямо-
л инейным колебаниями предназначены для сухого и мокрого под-
готовительного грохочения углей, антрацитов и горючих сланцев, обезвоживания
94
a
Рис. Ш.11, Грохот ГИЛ43 в опорном (а) и подвесном (б) исполнении:
7 — короб; 2 — дебалансный вибратор; 3 — пружинная опора; 4 — сита; 5 — пружин-
ная подвеска
г
Рис. III. 12. Грохот ГИЛ52
продуктов обогащения, обесшламливания, отделения суспензии и отмывки утя-
желителя.
Грохоты ГИСЛ с самосинхронизирукщимся вибратором, как и грохоты
ГИЛ, отличаются простотой изготовления и удобством эксплуатации. Они могут
устанавливаться горизонтально, как резонансные грохоты, что в сочетании
с большим углом (45°) подбрасывания материала существенно расширяет область
их технического применения.
В табл. II 1.6 приведены технические характеристики серийно выпускаемых
грохотов ГИСЛ62 (в опорном и подвесном исполнении), ГИСЛ 72 и Г ИС Л 82
Таблица II 1.6
Технические характеристики грохотов ГИСЛ
Параметры
ГИСЛ 62	ГИСЛ72
Г ИС Л 82
Максимальная крупность кусков в пи-
тании, мм
Размеры сит, мм:
ширина
длина
Число ярусов сит
Амплитуда колебаний, мм
Частота колебаний, мин-1
Угол наклона, градус
Мощность электродвигателей, кВт
Габаритные размеры колеблющейся ча-
сти грохота, мм:
длина
ширина
высота
Масса грохота без электродвигателей,
рам п брызгальных устройств (в зави-
симости от типа установленных сит), т
Изготовитель —
300Х300Х Х6С0	300X300X Х600	300X300X X 600
2000	2500	3000
5000	6000	7000
2	2	2
6	6	6
735	735	735
0—25	0—25	0-25
17X2	22X2	40X2
5670	6980	7650
2700	3720	3742
2690	2500	2562
8,7	11,6—12,7	18,4—18,9
Ворошиловградский завод угольного
машиностроения им. Пархоменко
96
Рис. Ш.13. Грохот ГИЛ32 в опорном (а) и подвесном (б) исполнении:
1 — загрузочная точка; 2 — патрубок вытяжной вентиляции; 3 — разгрузочная точка;
4 — воронка для подрешетного продукта
(только в опорном исполнении с приводом через упругую муфту или клиноре-
менную передачу). Грохот ГИСЛ62 показан на рис III. 14.
Короб грохота 5, который установлен на четырех опорах 7 или подвесках
для подвесного исполнения совершает направленные колебательные движения
в вертикальной плоскости под действием центробежной силы инерции, возни-
кающей при вращении в противоположные стороны эксцентричных грузов (де-
балансов), установленных на двух параллельных валах вибратора 6. Траекто-
рия движения точки короба представляет собой прямую линию, наклоненную
под углом 45° к плоскости сит. Вращение валам вибратора передается двумя дви-
гателями 4 ВАО72-8У2 через эластичную муфту 5, На торцовой балке в загру-
зочной части грохота имеется зажим для подсоединения заземления грохота.
Эффективность работы грохотов улучшается при установке брызгальных
устройств, которые используются для промывки материала.
Короб состоит из двух боковых листов (боковин) толщиной 8 мм, поперечных
связь-балок, изготовленных из труб круглого сечения, и балки в загрузочной
части короба. Поперечные связь-балки закрыты резиной, которая предохраняет
их от абразивного изнашивания. Боковины короба усилены листами, угольни-
ками и швеллерами в продольном и вертикальном направлениях. Для установки
короба на опорах к боковинам прикреплены цапфы. Внутри короба вдоль боко-
4 Заказ 77	97
Рис. III. 14. Грохот ГИСЛ62
вых листов приклепаны угольники, на полки которых опираются карты верх-
него сита. Нижние поперечные связь-балки служат одновременно опорами для
нижнего сита. Верхнее сито 2 состоит из секций, которые крепятся в коробе де-
ревянными брусьями, клиньями и дополнительно болтами. Нижнее щелевое
сито состоит из отдельных секций, которые ложатся на связь-балки и крепятся
с помощью скоб, планок, болтовых соединений, деревянных брусьев и клиньев.
Колосниковое сито состоит из резиновых опор с пазами, в которых установлены
колосники. Опоры закреплены на связь-балках, колосники расположены вдоль
короба. Нижнее штампованное сито лежит на специальных опорах, которые
установлены на связь-балках и закреплены у боковин брусьями, а посредине —
болтами и планками. Нижнее проволочное сито настилается и крепится анало-
гично штампованному ситу на подситник.
На коробе установлен инерционный привод (самосинхронизирующий виб-
ратор). Принцип действия вибраторов грохотов ГИСЛ62, ГИСЛ72 и ГИСЛ82
аналогичен. Вибратор состоит из корпуса, внутри которого на подшипниках
качения установлены параллельно друг другу валы с расположенными на них
неуравновешенными массами (дебалансами) и муфтами.
В процессе работы результирующая центробежных сил инерции дебалансов
изменяется по синусоидальному закону и через каждые 180° поворота дебалансов
равна максимуму и направлена перпендикулярно плоскости, проходящей через
оси валов вибратора. Сила инерции вибратора через подшипники вибратора пе-
редается коробу грохота, с которым вибратор соединен жестко шпильками.
Усилия, создаваемые вибратором, изменяются по синусоидальному закону от
пуля до максимума.
Опоры грохотов ГИСЛ62, ГИСЛ72 и ГИСЛ82 состоят из двух кронштейнов,
между которыми расположены две или три пружины. Кронштейн падет на цапфу
короба и закреплен с помощью шайбы и стопорной планки болтами. В настоящее
время освоен выпуск опор с резиновыми амортизаторами.
Подвеска грохота ГИС Л 62 состоит из стержня, верхней и опорной плит,
между которыми расположены пружины.
Жесткость пружин подобрана таким образом, чтобы на перекрытие переда-
вались минимальные усилия при работе грохота, не было соударения витков
и пружины не отрывались от кронштейнов при переходе грохота через резо-
нансный режим. Пружины должны быть выставлены строго перпендикулярно
к горизонтальной плоскости; при установке грохота под углом это обеспечива-
ется поворотом кронштейна вокруг цапфы короба до занятия опорной поверх-
ностью кронштейна горизонтального положения.
Брызгальные устройства / (см. рис. III. 14) грохотов ГИСЛ62, ГИСЛ72 и
Г ИС Л 82 состоят из подвода и брызгала, соединенных между собой хомутами
и гайками. Подвод выполнен сварным и состоит из труб. На концах подвод имеет
два фланца, с помощью которых брызгалыюе устройство подсоединяется к си-
стеме водоснабжения фабрики. Брызгало выполнено таким образом, что* вода,
98
Рис. III. 15. Грохот ГИСЛ72
подаваемая в брызгальное устройство, попадает на сито грохота через сливной
лист, а также через отверстия в листе.
Грохот ГИСЛ72 показан на рис. III.15.
Грохот установлен на шести резиновых опорах и снабжен двумя самосинх-
хронизирующимися вибраторами, вращение валам которых передается от двух
двигателей ВАО81-8У2 через эластичные муфты (основной вариант) или клино-
ременную передачу.
При испытаниях грохота ГИСЛ72 на операции мокрого грохочения в усло-
виях ГОФ «Красная Звезда» нагрузка на грохот изменялась от 252 до 618 т/ч
(по сухой массе), удельный расход воды для промывки — в пределах 0,43 —
1,32 м3/(т-ч). Эффективность грохочения по верхнему ситу составила92 ,3—99 %,
по нижнему — 94,8—98,6 %.
Содержание классов 0—1 и 1 —13 мм в суммарном подрешетном продукте
обоих сит не превышало соответственно 0,81 и 5,57 %, что удовлетворяет требо-
ваниям действующих норм к продукту, предназначенному для обогащения в тя-
желых средах.
Расход воды (м3/т) на мокрую классификацию исходного угля и обесшлам-
ливание крупного машинного класса на инерционных грохотах зависит от гра-
ничной крупности разделения:
Мокрая классификация	Обесшламливание
Размер отверстий сит, мм исходного угля	крупного машинного класса
25	0,8— 1	0,5 —0,8
13	1,2—1.4	0,8—1
10	1,4-1,6	1-1,4
6	1,6-1,8	1,4—1,6
При мокрой классификации на подвижных грохотах рекомендуется часть
воды (~30 %) подавать в приемный желоб грохота, а остальную воду распре-
делять в брызгала, установленные над ситом грохота.
При технологическом опробовании грохота ГИСЛ72 на операции сухого
грохочения рядового антрацита на ЦОФ «Аютинская» производительность гро-
хота составляла 139—462 т/ч, эффективность грохочения по верхнему ситу —
47—95 %, по нижнему — 18,1—97 %. Наиболее низкие показатели имели место
при максимальной производительности но питанию (462 т/ч). Наиболее эффек-
тивно грохот работал при производительности 160—210 т/ч.
4*	99
Рис. III. 16. Грохот ГИСЛ82
Технологические показатели работы грохота ГИСЛ72 на операции сухого
грохочения в условиях обогатительной фабрики разреза «Сафроновский» следу-
ющие: производительность в первом режиме — 210—209 т/ч, во втором режиме —
304—297,5 т/ч, эффективность классификации в первом режиме 73—77,7 %.
Г рохот ГИСЛ82 (рис. III.16). В типоразмерном ряду это — наиболь-
ший по площади грохот с шириной просеивающей поверхности 3 м. Монтажная
схема, общее устройство и принцип работы грохота ГИСЛ82 аналогичны таковым
для грохота ГИСЛ72.
Опытный образец грохота ГИСЛ82 был испытан на ЦОФ «Кураховская»
на операции сухого подготовительного грохочения антрацита по граничной
крупности 13 мм.
Грохот смонтирован под углом 9° и оборудован штампованными ситами,
установленными на верхнем ярусе грохота. Результаты испытаний показали,
что эффективность грохочения находится в непосредственной зависимости от
нагрузки на грохот:
Эффективность грохочения, %	. .
Удельная производительность, т/(ч«м2)
94,5 — 95	91,2 — 91,5	86 — 88	70 — 58
17 — 20	27,1—29	35,2 — 36	44 — 62
Применение в конструкции грохота ГИСЛ82 трех боковин и более коротких
поперечных связей повышает его эксплуатационную надежность.
Г р о х о т ы ГСЛ. До освоения грохотов ГИСЛ для углеобогатительных
фабрик выпускали самобалансные грохоты трех типоразмеров с прямолинейными
колебаниями (табл. II 1.7).
Грохоты резонансные предназначены для подготовительного
и окончательного сухого и мокрого грохочения углей, обезвоживания продуктов
обогащения, отделения циркулирующей суспензии, обесшламливания, отмывки
утяжелителя. В зависимости от назначения грохот комплектуется просеивающей
поверхностью соответствующей конструкции с отверстиями необходимых раз-
меров и формы.
Конструктивно грохоты представляют собой двухмассные колебательные
системы с упругими связями между массами и эффективной виброизоляцией.
Нелинейная характеристика жесткости упругих связей благодаря применению
резиновых буферов на 30 % повышает ускорение короба (и просеивающей по-
верхности) по сравнению с ускорением качающихся грохотов. При одинаковом
с качающимися грохотами характере колебаний короба интенсивность грохо-
чения у резонансных грохотов выше благодаря нелинейности упругих связей
и большей частоте колебаний. Работа в режиме, близком к резонансному, обес-
печивает возможность колебаний коробов больших размеров и массы при мини-
мальных затратах энергии и минимальных нагрузках на детали привода. Резо-
нансные грохоты производительны и универсальны по назначению, однако им
100
Таблица III.7
Технические характеристики самобалансных грохотов ГСЛ
Параметр
ГСЛ42 ГСЛ62 ГСЛ72
Максимальная крупность кусков в питании, мм
Короб:
амплитуда колебаний, мм
частота вынужденных колебаний, мин"1
угол наклона к горизонту, градус
Просеивающая поверхность:
число ярусов
ширина, мм
длина, мм
размер отверстий верхнего яруса, мм
размер отверстий нижнего яруса, мм
Мощность электродвигателя, кВт
Частота вращения вала, мин’1
Масса (без электродвигателя, рамы, брызгаль-
ных устройств), т:
в подвесном исполнении
в опорном исполнении
Среднее расчетное значение амплитуды динами-
ческой составляющей нагрузки, передающейся
на основание грохота при установившемся ре-
жиме работы, кН:
в вертикальном направлении
в горизонтальном направлении
Частота собственных колебаний короба на пру-
жинных амортизаторах, с'1:
в вертикальном направлении
в горизонтальном направлении
Суммарная жесткость пружинных амортизато-
ров, кН/см:
в вертикальном направлении
в горизонтальном направлении
Число амортизаторов (пружин)
600	г 600	600
4,85	4,35	4,25
820	820	820
До 8	До 8	До 8
2	2	2
1500	2000	2500
5000	5000	6000
7—13	7—13	7—30
0,5—2	0,5-2	0,5-2
15	13X2	17X2
1475	1475	1475
6,8	7,4	
6,6	7,3	11,9
3,66 1,9	3,29 1,66	4,9 2,7
12,3	11,7	12,1
9,68	9,05	8,98
9,87	9,87	16,4
6,12	5,92	9
8	8	8
присущи недостатки, из которых основные — сравнительная сложность в экс-
плуатации и большая масса.
Низкая эксплуатационная надежность, особенно при мокром грохочении
и обезвоживании, обусловила замену резонансных грохотов грохотами типа ГИСЛ.
Грохот с электронагревом сит ГИЛ52Э разработан на
базе серийного грохота ГИЛ52. Рабочая поверхность грохота представляет со-
бой сито из стали марки Х18Н9Т, выполненное в виде двух изолированных
карт. Электроснабжение сита осуществляется при помощи стационарных
и гибких токопроводов от понижающего трансформатора ОСУ 100/0,5.
Техническая характеристика грохота ГИЛ52Э
Производительность, т/ч ..............................................  До	100
Крупность исходного материала, мм ..................................... До	300
Максимальная влажность материала, %	............................ До 8
Число ярусов сит ................................................... 2
Размер сита, мм .................................................... 1750X4500
Размеры отверстий сит, мм:
верхнего.......................................................... 13X13
нижнего ........................................................... 5X10
Угол наклона грохота, градус........................................... 15	— 25
Частота колебаний,	мин~* ..............................................   1000
101
Амплитуда колебаний, мм.............................................
Мощность электродвигателя, кВт .....................................
Понижающий трансформатор:
число ..............................................................
мощность, кВт ..................................................
Напряжение, В:
высокой стороны ...............................................*	. .
низкой стороны .................................................
Сила тока. А:
высокой стороны ....................................................
низкой стороны..................................................
Температура сита, °C:
с углем ............................................................
без угля .......................................................
Масса грохота с электрооборудованием, т ............................
6^
До 100
380
26—10,5
25—1 60
800- 1200
60 — 70
100-120
6,2
Опытный образец грохота ГИЛ52Э был испытан на фабрике № 2 «Соколовс-
кая». Крупность разделения составляла 6 мм. Испытания показали, что при ис-
ходной влажности антрацита до 6 % и удельной производительности гро-
хота 4—4,5 т/(ч-м2) применение электронагрева обеспечивает при получении
кондиционного сорта АС увеличение эффективности грохочения на 20 % и ис-
ключает необходимость такой трудоемкой операции, как ручная очистка сит.
Центробежный струнный грохот ГЦС конструкции ИОТТ
предназначен для классификации мелких влажных углей. Грохот состоит из
кожуха с загрузочной воронкой, цилиндрической вертикальной просеивающей
поверхности, рамы, вращающегося вала с верхним и нижним дисками, привода
и желобов для эвакуации подрешетного и надрешетного продуктов.
Материал, предназначенный для рассева на классы, поступает на вращаю*
щийся диск с лопастями. Под действием центробежной силы он веерообразно от-
брасывается на просеивающую поверхность, состоящую из вертикально распо-
ложенных резиновых струн с заданными зазорами между ними. Мелкие классы
отсеиваются через щели между струнами и направляются в разгрузочный желоб.
Крупные классы и часть не успевшей отсеяться мелочи поступают на второй диск,
где процесс повторяется. Крупные классы поступают во второй разгрузочный
желоб.
Резиновые струны эластичной просеивающей поверхности под действием
удара крупных частиц вибрируют и очищаются от налипающих мелких частиц.
Использование центробежной силы обеспечивает хорошее разрыхление материала
и его рассев.
Техническая характеристика грохота ГЦС
Производительность по питанию, т/ч..............................
Крупность исходного материала, мм ................................
Максимальная влажность материала, %	...........................
Крупность подрешетного продукта, мм..............................
Площадь просеивающей поверхности, м2..............................
Число дисков на валу ............................................
Окружная скорость дисков, м/с....................................
Мощность электродвигателя, кВт ..................................
Габаритные размеры грохота с разгрузочными желобами, мм:
высота ...........................................................
длина ..............................................
ширина .......................................................
До 100
0—25
До 12
0—6
3
2
8—16
5,5
2505
2766
1900
Испытания опытного образца грохота ГЦС показали, что при грохочении
антрацита влажностью до 8 % и удельной производительности грохота 15—
20 т/(ч-м2) засорение надрешетного продукта классом 0—6 мм не превышает 15—
17 %, а потери класса 6—13 мм в подрешетном продукте — 5 %.
Грохот подвижно-колосниковый обезвожи-
вающий ПКО разработан УкрНИИГидроуглем для обезвоживания и клас-
сификации твердой фазы породо-угольной гидросмеси в подземных условиях
гидрошахт и на пульпоприемах углеобогатительных фабрик.
Техническая характеристика грохота ПКО
Производительность
по твердому, т/ч ..................................................... 310
по гидросмеси, м3/ч................................................. 3000
Максимальный размер кусков,	мм......................................... 400
Скорость движения решетки,	м/с ......................................... 0,2
Размер отверстий решетки, мм ..................................... 120X120
102
Размеры решетки, мм:
длина............................................................... 4700
ширина ............................................................... 800
Угол наклона решетки,	градус ............................................ 0—12
Мощность двигателя,	кВт.................................................. 10
Габаритные размеры, мм:
Длина............................................................... 6000
ширина ............................................................ 1480
высота............................................................. 2000
Масса, т............................................................... 4,22
Грохот ПКО (рис. III. 17) состоит из разборной рамы, приводного вала со
звездочками, натяжного барабана, подвижно-колосниковой решетки с тяговыми
цепями, ограждающих бортов с направляющими для тяговых цепей и привода.
Рабочим органом служит подвижная колосниковая решетка, собранная из от-
дельных секций,которые вращаются шарнирно на валиках, соединенных с тя-
говыми цепями. Секции на рабочей (верхней) ветви находятся в горизонтальном
положении, а на холостой (нижней) — в вертикально-отвесном положении, обес-
печивая свободный проход воды с подрешетным материалом.
Размеры ячеек подвижно-колосниковой решетки: 120 X 120 мм для класси-
фикации горной массы перед эрлифтным подъемом и 80 X 80 мм перед углесос-
ным гидротранспортом и гидроподъемом. Для обезвоживания гидросмеси в це-
лях максимального извлечения твердого предусмотрена подвижно-колосниковая
решетка с щелью шириной 0,5—3 мм.
Эффективность классификации па грохоте ПКО, установленном на гидро-
шахте им. 50-летия СССР объединения «Краснодонуголь», составила 98,8 %
при влажности надрешетного продукта 5 % и засорении подрешетпого продукта
надрешетным 0,2 %.
У кр НИИ Проектом разработаны опытные образцы ГШ500 и ГШ1000 шне-
кового грохота, предназначенные для рассева по крупности 13 (25) мм
высоковлажиых углей и сланцев сухим способом.
Технические характеристики грохотов ГШ
ГШ500	ГШ1000
Производительность, т/ч ...............................
Удельная производительность, т/(ч-ма) .................
Крупность исходного материала, мм, не более ...........
Влажность исходного материала, %.......................
Эффективность грохочения, %, не более..................
Ширина щели, мм........................................
Угол наклона рабочей решетки, градус ..................
Длина вала шнека, мм ..................................
Форма вала ............................................
Ширина рабочей поверхности, мм .........................
Площадь рабочей поверхности, м2.........................
Высота перепада между каскадами, мм.....................
Частота вращения валов-шнеков, мин-1....................
Скорость транспортирования горной массы, м/с ...........
Установленная мощность привода, кВт.....................
Масса грохота с приводом, т.............................
500	1000
56	111
300	400
Без ограничений
90	95
До 300 До 400
0
1500
Цилиндрический
двухзаходный шнек
2000
9
600
475
0,57	1,04
6X7,5	6X10
7	11,6
Грохоты (рис. III.18) состоят из трех взаимозаменяемых секций-каскадов
одинакового исполнения. Секция представляет собой ряд валов-шнеков с двух-
за ходи ой правой и левой навивками витков, установленных на передней и зад-
ней опорах, которые помещены па раме. Каждый вал-шнек устанавливается в двух
сферических подшипниках качения. Крутящий момент передается от двигателя
на валы-шнеки рабочей поверхности грохота клиноременной передачей и шкивом,
закрепленным на ^хвостовике приводного бортового вала. Щели грохочения об-
разованы витками рабочей решетки с возможностью переналадки их с размеров
25 и 50 мм соответственно на 50 и 100 мм и т. д.
Горная масса перемещается ребрами валов шнеков с одновременным отсе-
вом подрешетного продукта, при этом элементы рабочей поверхности принуди-
тельно очищаются от налипших частиц. Каскадное исполнение рабочей поверх-
ности грохота и достаточно высокая частота вращения валов-шнеков способствуют
активному перемешиванию горной массы, что обеспечивает высокую эффектив-
ность грохочения.
103

Рис. III.17. Грохот подвижно-колосниковый обез-
воживающий ПКО
Рис. III.18. Трехсекционный шнековый гро-
хот ГШ1000
В результате испытаний па фаб-
рике ш. «Эстония» установлено, что
средняя производительность грохота
при разделении по граничному зерну
25 мм составляла 700 т/ч, при этом
даже при влажности 25 % залипаний
рабочей поверхности и остановок гро-
хота не наблюдалось. Средняя эффек-
тивность грохочения составила 90 %.
По сравнению с инерционными гро-
хотами грохот ГШ характеризуется
отсутствием вибраций и динамиче-
ских нагрузок на перекрытия фабри-
ки, меньшим уровнем шума.
Г р о х о т с эластично й
у п р у г о д е ф о р м и р у е м о й
п р о с е и в а ю щ е й поверх-
ностью ГЭДП52 предназначен
Рис. III. 19. Грохот ГЭДП
способом влажных рядовых каменных углей и антра-
для грохочения сухим
цитов по граничной крупности 6—13 мм.
Грохот (рис. III. 19) представляет собой двухмассовую колеблющуюся си-
стему, включающую короб / и связанную с ним посредством поводковых рычагов
Я раму 7 с инерционным дебалансным возбудителем колебаний 6.
Конструкция короба и рамы состоит из боковых стенок и жестко соединен-
ных с ними поперечных балок. Поперечные балки 5 короба и рам 4 расположены
в одной плоскости п служат опорами нижнего эластичного сита 3.
При работе грохота рама совершает относительно короба маятниковые ко-
лебания, направленные перпендикулярно рычагам. Вследствие этого участки
эластичного сита, расположенные между балками короба и рамы, то провисают,
то натягиваются, т. е. подвергаются чередующимся упругим деформациям из-
гиба и растяжения. Короб вместе с рамой при этом совершает близкие к направ-
ленным колебания вдоль рычагов, обеспечивая работоспособность верхнего ме-
таллического сита 2, жестко установленного в коробе грохота.
Эластичное сито грохота при упругих циклических деформациях сообщает
слою грохотимого материала значительное по величине ускорение (до 30 #).
что способствует его интенсивному разрыхлению, очистке ячеек просеивающей
поверхности от застрявших зерен, разрушению корки и комков слипшейся уголь-
ной мелочи и приводит к интенсификации процесса грохочения трудной ласси-
фицируемых влажных углей и антрацитов.
Техническая характеристика грохота ГЭДП52
Производительность, т/ч...................................... До 300
Максимальная крупность питания, мм ................................. 300
Число сит.................................................... 2
Площадь сит, м2....................................................... 7,9
Размеры ячеек сита, мм:
верхнего (металлического) ...................................... 25X25
нижнего (резинового)..................................... 8; 7X25
Расстояние между опорами нижнего	сита, мм .......................... 250
Угол наклона грохота к горизонту, градус .................... 10—25
Частота колебаний короба, с -1..................................... 12,2
Амплитуда колебаний, мм:
короба ...................................................... 4
рамы .............................................................. Ю
Габаритные размеры грохота (при угле наклона 15°), не более, мм:
длина........................................................... 4820
ширина .......................................................... 2630
высота......................................................... 2500
Масса грохота (без опор, ограждений, двигателя), т.................... 7,2
Грохот выполняется в опорном исполнении.
Изготовитель — Ворошиловградский завод угольного машиностроения им. Пархоменко
Промышленные испытания экспериментального образца грохота проходили
на ГОФ «Партизанская» ПО «Донбассантрацит» на операции подготовительного
грохочения. Нагрузки на грохот по питанию составляли от 150 до 350 т/ч при
различной влажности антрацита. Эффективность работы верхнего металличес-
кого сита при этом составляла не менее 95 %.
105
Рис. 111.20. Грохот ГЛС5
Промышленные испытания грохота показали, что эластичное упругодефор-
мируемое сито практически не подвержено залипанию влажным материалом.
Грохот удовлетворительно отсевал из рядового антрацита класс 0—6 мм даже
при больших удельных нагрузках по питанию и влажности отсеиваемого класса
до 10 %.
Грохоты с неподвижной рабочей 1теерхностью, имея высокую удельную
производительность и эффективность, отличаются простотой конструкции, экс-
плуатационной надежностью, отсутствием динамических нагрузок на элементы
зданий, невысоким уровнем шума.
В отечественной практике и за рубежом они широко применяются для ре-
шения ряда технологических задач на углеобогатительных фабриках.
Г р о х о т ГЛС5 ленто ч и о -с т р у н и ы й с пр и и у д и т е л ь -
н о й о ч и с т к о й просеиваю щ ей поверхности (рис. II 1.20)
разработан УкрНИИУглеобогащением и предназначен для предварительного
отсева классов 0—6 и 0—13 мм из рядовых каменных углей и антрацитов повы-
шенной влажности. Его можно применять также для выделения сорта АС (6—13 мм)
из антрацитов крупностью 0—13 мм и для подготовительного грохочения углей
(по граничной крупности G—13 мм) при невысоких требованиях к чистоте надре-
шетного продукта.
Грохот состоит из жесткой сварной рамы с желобами для загрузки исход-
ного материала и отвода продуктов грохочения. На направляющих установлена
подвижная рама, к которой прикреплены очистители с пазами для металличе-
ских лент. Подвижная рама и очистители совершают знакопеременные перемеще-
ния в плоскости, параллельной просеивающей поверхности.
Просеивающая поверхность представляет собой неподвижно закрепленные
металлические ленты, образующие параллельно расположенные поперечные щели.
Грохот снабжен колосниковым разгрузочным ситом.^Для гашения скорости по-
тока материала на нем установлены специальные тормозные устройства.
Техническая характеристика грохота ГЛС5
Производительность ио исходному, т/ч ...................................До	4 00
Максимальная крупность кусков в питании, мм............................ 300
Угол наклона к горизонту, градус ...................................... 50	— 52
Ширина щелей сита, мм:
верхнего............................................................... 60	— 80
нижнего............................................................... 7
Число сит................................................................. 2
Размеры сечения металлических лент нижнего сита, мм..................... 3X10
Живое сечение просеивающей поверхности, %.............................. До	70
Площадь нижнего	сита,	м2.............................................. 4,05
106
Расстояние между очистителями, мм ........................................ 165
Ход очистителей, мм....................................................... 200
Максимальное число двойных	ходов в 1 мин ................................... 12
Число очистителей ........................................................... 9
Мощность электродвигателя, кВт.............................................. 22
Габаритные размеры грохота (при угле наклона 50°), мм:
длина................................................................. 3120
ширина .............................................................. 3000
высота ........................................................... 4 080
Масса грохота, т............................................................ 7,5
Приемочные испытания грохота ГЛС5 на ЦОФ «Кондратьевская» ПО «До-
нецкуглеобогащение» показали, что при рассеве рядового угля влажностью 7,8 %
с содержанием класса 0—6 мм в пределах 52,3—73,5 % на сите с щелями шири-
ной 6 мм и производительности 165 т/ч средняя производительность грохота по
отсеву достигала 40 т/ч. При этом извлечение класса 0-3 мм в подрешетный
продукт составило в среднем 41,7 %, содержание класса 3—6 мм в отсеве коле-
балось от 9,5 до 20,1 %, а среднее содержание класса -|-6 мм в подрешетном про-
дукте составило 3 %/
Ленточн о-струнный грохот прост в изготовлении и отличается относительно
низкой металлоемкостью. Отсутствие вибраций повышает его эксплуатационную
надежность и срок службы, а также значительно снижает уровень производствен-
ного шума и сводит к минимуму динамические нагрузки на перекрытие зданий
обогатительных фабрик.
Для мокрого подготовительного грохочения углей УкрНИИУглеобога-
щением разработаны и внедрены гидрогрохоты с неподвижной просеивающей
поверхностью.
Г и дрог р охот «Луганец» (ГГЛ) предназначен для мокрого грохоче-
ния рядовых углей на два машинных класса по граничной крупности 6—25 мм.
Грохот рекомендуется к внедрению на углеобогатительных фабриках с пределом
обогащения до 0 (0,5) мм, где технологическая схема предусматривает обогаще-
ние крупного и мелкого углей в гидравлических отсадочных машинах, а также
для агрегатной установки с грохотом ГИС Л там, где крупный машинный класс
обогащают в тяжелой среде, а мелкий — в гидравлических отсадочных машинах.
Корпус гидрогрохота ГГЛ представляет сварную конструкцию, в верхней
части боковин которой имеются водораспределители с консольными трубами,
снабженные подводящими трубопроводами, а в загрузочной части установлен
шарнирно закрепленный разравниватель с контргрузом. Основными рабочими
органами гидрогрохота являются просеивающая поверхность, состоящая из
отдельных секций колосниковых сит, и регулируемые сопла для формирования
водяной струи и сообщения ей нужного направления. Регулирование площади
просеивающей поверхности гидрогрохота в зависимости от технологической необ-
ходимости осуществляется с помощью подвижных бортов.
Для улучшения показателей работы отсадочных машин для мелкого угля
разработаны гидрогрохоты «Луганец-2» (ГГЛ2) (рис. II 1.21) и «Луганец-3 (ГГЛЗ).
Эти грохоты рекомендуются к внедрению на фабриках, где компоновка узла
грохочения и отсадочных машин позволяет осуществлять самотечную подачу
предварительно обезвоженного исходного материала в отсадочные машины мел-
кого угля.
Отличительной особенностью грохотов ГГЛ2 и ГГЛЗ от грохота ГГЛ явля-
ется наличие под просеивающей поверхностью ряда дуговых сит, которые рас-
положены во встроенном в корпус гидрогрохота обезвоживающем поддоне, что
обеспечивает более эффективное обезвоживание и обесшламливание подрешет-
ного продукта.
Комплекс КПУ800 для подготовки углей п о круп-
ности перед обогащением предназначен для мокрого подготовительного
грохочения углей перед обогащением их в тяжелоср ед ных сепараторах и отса-
дочных машинах на углеобогатительных фабриках с мокрыми методами обога-
щения и пределом обогащения 0 (0,5) мм.
Комплекс (рис. III.22) состоит из трех основных узлов:гидрогрохота 1 (ГГЛ2),
обесшламливателя 2 и обезвоживателя 3.
Обесшламливатель, предназначенный для обесшламливания надрешет-
ного продукта гидрогрохота, имеет следующие основные узлы: корпус с карка-
107
Рис. Ш.21. Гидрогрохот ГГЛ2:
1 — разравниватель; 2 — подвижные борта; 3 — трубы с кон-
сольными соплами; 4 — корпус; 5 — колосниковые решета; 6 —
дуговые сита
Рис. III.22. Комплекс КПУ800 для подготовки углей по
крупности перед обогащением
сом для установки колосниковых сит; поддон для эвакуации подрешетного про-
дукта; устройство для изменения угла наклона рабочей поверхности обесшлам-
л ива тел я; напорные брызгала и подвижные борта.
Секции колосниковых сит обесщламливателя и его подвижные борта по
конструкции аналогичны указанным конструктивным элементам гидрогрохота
ГГЛ.
Обезвоживатель, предназначенный для обезвоживания надрешетного про-
дукта, состоит из корпуса, двух каркасов, сит, поддона, двух механизмов для
изменения угла наклона сит, шиберных устройств для распределения материала.
108
Рис. 111.23. Гидрогрохот ГГН2,7:
1 — желоб; 2 — поддон; 3 — разгрузочное отверстие поддона; 4 — сопло; 5 — сито ко-
лосниковое со щелью 10 или 13 мм; 6 — трубопровод для подачи воды на сопла; 7 —
загрузочная часть; 8 — разравниватель; 9, 10 — верхние и нижние жалюзи; 11 — трубо-
провод для подачи воды на жалюзи; 12 — торцовое отверстие для загрузки просыпи
с барабана конвейера; 13 — крышка; 14 — коллектор; 15 ~ продольные направляющие
Для предотвращения переизмельчения надрешетного продукта делитель,
наружная панель и стенки поддона футерованы износостойкой резиной.
Основное разделение исходного материала на машинные классы происходит
на гидрогрохоте, надрешетный продукт которого самотеком поступает на поверх-
ность обесшламливателя, где в результате изменения скорости потока и воз-
действия струй воды для ополаскивания происходит обесшламливание. Оконча-
тельное обезвоживание надрешетного продукта до регламентируемого предела
осуществляется на поверхности обезвоживателя.
Гидродинамическое состояние потока изменяется регулированием углов
наклона рабочих поверхностей обесшламливателя и обезвоживателя, а также
специальными гасителями скорости, выполненными в виде резиновых фартуков
с утяжелителями.
Г идрогрохот ГГН2,7 (рис. Ш.23) является модернизированной мо-
дификацией грохота ГГЛ. У гидрогрохота ГГН изменена конструкция загру-
зочной части, что позволило формировать двухфазный (жидкое-твердое) поток
с определенной гидродинамической структурой и оптимизировать угол уста-
новки грохотов. По сравнению с гидрогрохотом ГГЛ грохот ГГН характеризу-
ется меньшей трудоемкостью изготовления и более низкими эксплуатационными
расходами вследствие упрощения конструкции и применения в основных рабочих
органах износостойких и недифицитных материалов.
Технические данные гидрогрохотов приведены в табл. III.8
Показатели работы гидрогрохотов приведены в табл. III.9.
Многолетняя практика работы углеобогатительных предприятий, на которых
внедрены гидрогрохоты, показывает, что применение этих грохотов в узлах под-
готовительного грохочения позволяет уменьшить стоимость основных средств
за счет значительного сокращения единиц основного и вспомогательного обо-
рудования и низкой стоимости гидрогрохота.
109
Таблица 111.8
Технические характеристики гидрогрохотов
с неподвижной просеивающей поверхностью
Параметры	ГГЛ	ГГЛЗ	ГГН2.7	КПУ800
Производительность по рядовому углю,
т/ч
Максимальная крупность кусков в пи-
тании, мм
Размер щелей колосниковых сит, мм
Площадь просеивающей поверхно-
сти, м2
Влажность угля в питании, %
Максимальный удельный расход воды,
м3/т
Напор воды (избыточного давления),
не менее, МПа
Габаритные размеры гидрогрохотов,
установленных в рабочем положении
под углом наклона 23°, мм:
длина
ширина
высота
Масса гидрогрохота в сборе, т
Не более 800
300	300
5-18
4,2
L5
5—18
4,2
Не ме-
нее 500
300
5—18
2,7
Не ограничена
1,5	1
0,
4735
1920
3250
5,2
5425
1920
4585
8,1
5550
1670
4300
6,5
Не бо-
лее 800
300
5—18
9,5
8420
2950
6100
13,8
Сравнительная оценка уровней качества, эксплуатационной надежности и
технического обслуживания различных грохотов, применяемых для мокрого
грохочения углей, показала преимущество гидрогрохотов с неподвижной про-
сеивающей поверхностью.
До недавнего времени для подготовки машинных классов мокрым способом
при проектировании новых фабрик в основном предусматривалась агрегатная
(последовательная) установка двух грохотов ГИСЛ. Практика показала, что
при таком аппаратурном оформлении узлы подготовительного грохочения ха-
рактеризуются многопоточностью. Механическая надежность оборудования не-
высока, так как первый из двух последовательно установленных грохотов из-за
высокой нагрузки подвергается интенсивному изнашиванию массой воды, ос-
новную часть которой (до 1 м3/т), расходуемую на гидротранспорт исходного
материала и обеспечения его эффективного разделения, как правило, подают
в загрузочную часть грохота.
УкрНИЙУглеобогащением предложена и апробирована в промышленных
условиях последовательная установка высокопроизводительного гидрогрохота
с неподвижной просеивающей поверхностью, отличающегося высокой механи-
ческой надежностью, с грохотом ГИСЛ, выполняющим контрольное грохочение
и обезвоживание надрешетного продукта (рис. II 1.24).
Для обеспечения эффективной работы агрегатно установленных гидрогро-
хота с неподвижной просеивающей поверхностью и подвижного грохота ГИСЛ
необходимо соблюдать оптимальный режим их водоснабжения. Наилучшие по-
казатели работы гидрогрохота при минимально необходимом для данных техно-
логических условий расходе воды и постоянной нагрузке на грохот могут быть
достигнуты при условии, что напор и расход воды стабилизированы.
Рекомендуемые нормы расхода воды на гидрогрохот приведены ниже:
Давление воды, Расход воды,
МПа	м3/т
0,05	1,5
0.1	1.2
0.15	1.0
0,2	0,8
0.25	0,7
НО
Таблица III.9
Показатели работы гидрогрохотов в различных производственных условиях
Обогатительная фабрика	Типоразмер грохота	Марка угля	Гранич- ная круп- ность разде- ления, мм	Удель- ная про- извод и- тель- ность грохота, т/(ч- м2)	Удель- ный расход воды, м’/т	Содержание классов		Содер- жание класса 0— 1 мм в надре- шетном продук- те, %	Эффек- тивность грохо- чения, %
						меньше крупно- сти раз- деления в надре- шетном продук- те, %	больше крупно- сти раз- деления в подре- шетном продук- те, %		
«Нпкитовская»	ГГЛ	Ж	13	150	М	16,8	3,4	2,5	94,3
«Кальмиусская»	ГГЛ2	г + ж	13	150	1	19	3,5	4,2	89
«Шолоховская»	ГГН2.7	ОС	18	140	1,2	20,3	4,6	5,8	94,9
«Пролетарская»	ГГН2,7	к	13	80	1,2	12,3	3,4	2,3	93,7
«Чумаковская»	КПУ800	ОС	13	90	1	7,6	4,5	1,3	92,7
«Узловская»	КПУ800	к	10	70	0,9	6,5	3,9	1,2	97,1
«Павлоградская»	ГГЛ; ГСЛ72	г	13	180/15	1,3/0,4	6	1,7	0,3	95,9
« Ком сомол ьс ка я »	ГГН2,7; ГИСЛ72	г	10	130/15	0,8/0,3	4,9	2,4	0,4	96
«Узловская»	КПУ800; ГИСЛ62	к	10	190/160	0,8/0,3 L	4,5	3,4	0,5	97,3
Рис. Ш.24. Схема компоновки оборудования для подготовки машинных классов
на секциях производительностью 500—750 т/ч:
1 — гидрогрохот; 2 — грохот ГИСЛ62
Расход воды (м3/т), необходимый для гидроподготовки углей перед раз-
делением на гидрогрохоте, определяют по формуле
<?" - 460/[(> (/?014 — 0,46)1,
где р — плотность грохотимого материала, кг/м3; /? — гранулометрический па-
раметр (для рядового угля R = 5-:-20).
Оптимальные показатели работы гидрогрохота в зависимости от грануломет-
рического состава углей могут быть достигнуты при соотношении =
= 0,4ч-0,6, где QB — общий расход воды на грохочение, м3/г.
Расход воды для обесшламливания надрешетного продукта гидрогрохота
на грохоте ГИСЛ следует принимать равным 0,2—0,3 м3/т. Для обесшламливания
крупного угля на грохотах ГИСЛ рекомендуются использовать оборотную воду
с содержанием твердого, не превышающим 50—60 г/л.
В зависимости от местных условий рекомендуются две схемы водоснабжения
гидрогрохотов. Одна схема при наличии необходимого давления [неменееО,2МПа
избыточных] предусматривает самотечный способ подачи воды на гидрогрохот.
Такая схема рекомендуется для углеобогатительных фабрик с верхним распо-
ложением баков циркулирующей воды, на которых для подачи воды в баки при-
меняются высокопроизводительные и высоконапорные насосы. На большинстве
действующих фабрик для реализации этой схемы необходимо установить про-
межуточный зумпф, вместимость которого эквивалентна минутному расходу
воды на грохочение, без включения в работу дополнительных насосов.
Если невозможна самотечная подача воды на гидрогрохот, рекомендуется
другая схема, в соответствии с которой необходимый напор на сопла обеспечи-
вается установкой дополнительных насосов. Насосы можно располагать на одной
отметке с гидрогрохотом или над ним. Подобное компоновочное решение, как
показывает опыт работы ЦОФ «Чумаковская», «Павлоградская», «Комсомоль-
ская» и «Узловская», обусловливает сокращение удельного расхода воды на гро-
хочение до 1 м3/т.
Дуговые грохоты применяются в угольной промышленности для
обесшламливания продуктов грохочения и обогащения, предварительного обез-
воживания концентрата отсадочных машин мелкого зерна, первичной обработки
шламовых вод, а также при гидравлической добыче углей и закладке выработан-
ного пространства на угольных шахтах.
Для равномерного распределения исходного угля по ширине отсадочных
машин, отделения частиц крупностью менее 0,5 мм от загружаемого материала
и частичного сброса транспортной воды Гипромашуглеобогащением разработаны
дуговые грохоты типоразмеров УЗО2 и УЗОЗ.
112
Г р о х о т УЗО2 применяется для отсадочных машин ОМ8 и 0М12 с шири-
ной рабочего отделения 2 м (для отсадочной машины ОМ24 с шириной рабочего
отделения 4 м применяются два грохота УЗО2, устанавливаемые рядом).
Грохот УЗОЗ предназначен для отсадочной машины ОМ18 с шириной рабо-
чего отделения 3 м.
Технические характеристики дуговых грохотов УЗО
Производительность:
по пульпе, м3/ч.......................................
по твердому материалу, т/ч ........................
Полезная площадь сита, м3 ............................
Размер щелей, мм:
дугового сита ........................................
колосниковой решетки ..............................
Радиус кривизны дугового сита, мм.....................
Эффективность отделения воды, %	....................
Извлечение в подрешетный продукт, %:
класса -0,5 мм.........................................
класса +0.5 мм.....................................
Габаритные размеры, мм:
длина ................................................
ширина ............................................
высота ............................................
Масса, т ..............................................
Изготовитель —	......................................
УЗО2	УЗОЗ
До 500	До 750
До 300	До 500
3,44	5,16
1
13
1900
75
80 *
20 *
4095; 4525	4095;	4525
1900	2980
3055; 3550	3055;	3550
2,5; 4,2	3,9;	6,3
Теплогорский завод
гидрооборудования,
Ворошиловградская обл.
* Обеспечивается при содержании класса 0-- 0,5 мм в исходном материале 20 — 25 %.
Конические грохоты (ГК) Для обесшламливания питания отсадочных машин
мелкого зерна, обезвоживания крупнозернистых материалов и классификации
шламов перед флотацией разработаны УкрНИЙУглеобогащением (табл. 111,10),
ДонУГИ и Магнитогорским металлургическим комбинатом и успешно внедря-
ются на отечественных углеобогатительных фабриках.
Отличительными особенностями разработанных УкрНИЙУглеобогащением
грохотов от грохотов типа ОСО являются возможность легкой замены изношен-
ных участков сит, простота изготовления последних, а также возможность оп-
тимизации режима обезвоживания при изменении нагрузки на аппарат.
Грохот конический ГК (рис. III.25) состоит из стального корпуса 3, внутри
которого расположена обезвоживающая поверхность из щелевых сит с щелью
размером 0,5—1 мм. Обезвоживающая поверхность имеет верхнюю и нижнюю
части. Верхняя часть представляет собой усеченный корпус /, обращенный боль-
шим основанием вверх. Угол наклона образующей конуса к горизонту составляет
75°. Нижняя часть обезвоживающей поверхности выполнена в виде многогран-
ной усеченной пирамиды 4, направленной вершиной вниз. Угол наклона ее гра-
ней составляет 45°. Между ними расположена слегка наклоненная внутрь сплош-
ная кольцевая площадка 2. В верхней части корпуса имеется загрузочное уст-
ройство б, обеспечивающее тангенциальный подвод пульпы на верхнюю часть
сита. Устройство снабжено шиберной заслонкой 5, перемещающейся параллельно
верхней обезвоживающей поверхности и регулирующей ширину выпускной
щели, через которую пульпа поступает на сито. В загрузочном устройстве име-
ется также перекидной шибер, позволяющий мгновенно менять направление
входа пульпы в аппарат.
Верхняя часть обезвоживающей поверхности выполнена из отдельных,
одинаковых по размеру, взаимозаменяемых элементов. Нижняя пирамидальная
часть обезвоживающей поверхности также образована одинаковыми по размеру
гранями. Каждый элемент установлен независимо в специальные пазы, уплот-
ненные поролоном или резиной, пенькой и т. п. Это позволяет при необходи-
мости заменять тот или иной участок сита, а не всю обезвоживающую поверх-
ность при частичном ее изнашивании или повреждении. Изготовление отдельных
унифицированных элементов значительно проще, чем всей обезвоживающей
поверхности.
Водоугольная смесь из отсадочной машины по закрытому желобу или трубо-
проводу поступает через загрузочное устройство в аппарат по касательной к
113
Таблица III.10
Технические характеристики конических грохотов ГК
конструкции УкрНИИУглеобогащения
Параметры
Г Кб
Производительность при ширине щели
0,8 мм и соотношении Т : Ж ~ 1 : 3:
по пульпе, м3/ч
по твердому, т/ч
Крупность обрабатываемого материа-
ла, мм
Общая площадь обезвоживающей по-
верхности, м2
Ширина щели обезвоживающей по-
верхности, мм
Напор пульпы, м
Влажность обезвоженного продукта,
не более, %
Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота
Масса, т
Изготовитель —
150 -200 *	250	500
До 50—75 *	80	140
До 25	До 35	До 50
1,5	3	6
От 0,5	* до 1	
1	1,5	2,5
30—40 :f:	30	30
1800	3030	3600
1412	2565	3100
1240	1460	1600
1,14	2,15	2,7
Теплогорскпй завод гидрооборудова-
ния, Ворошиловградская обл.
♦ Работа в режиме обесшламливания.
Отсадочная машина
Рис. III,25. Грохот конический ГК
Рис. II 1.26. Схема подключения
секционного грохота ГК1.5 к отса-
дочной машине ОМ18
114
| Фугат
Обезвоженный концентрат
Обезвоженный концентрат
Рис, II 1,27. Схема подключения конического грохота ГК к одной центрифу-
ге (а), двум центрифугам (б)
верхнему участку обезвоживающей поверхности, где из пульпы образуется вра
щающееся кольцо, поддерживаемое кольцевой площадкой. Под действием нор-
мальной составляющей центробежной силы и силы тяжести на сите создается
необходимое давление, в результате чего вода и мелкие угольные частицы уст-
ремляются через щели в подситное пространство. Относительно большая ско-
рость движения водоугольной смеси на верхнем участке обезвоживающей по-
верхности обусловливает малую высоту всего потока и слоя угольных зерен в нем,
что сводит к минимуму сопротивление при фильтровании воды через слой зерен.
На этом участке сита происходит интенсивное водоотделение, в подрешетный про-
дукт уходит 80—90 % отделяемой воды. Оставшийся водоугольный поток, про-
должая вращаться, стекает с кольцевой площадки на нижнюю часть сита, где
происходит дальнейшее обезвоживание угля. Обезвоженный уголь по этой по-
верхности сползает к разгрузочному отверстию, создавая естественный порог,
препятствующий прорывам воды и чрезмерному переувлажнению обезвоженного
продукта.
Подрешетный продукт обеих частей обезвоживающей поверхности отводится
из аппарата в одном месте и направляется к месту дальнейшей обработки.
Конические грохоты ГК устанавливают непосредственно на перекрытиях
здания фабрики в проеме, на специальных рамах. Это определяется условиями
компоновки примыкающего к ним технологического оборудования.
Схема подключения секционных конических грохотов ГК 1,5 к отсадочной
машине ОМ18 показана на рис. III.26.
При обезвоживании мелкого концентрата после отсадочных машин ОМ8
необходимо устанавливать один грохот ГКЗ, после ОМ12 и после ОМ18 — два
ГКЗ или один ГК6 и после ОМ24 — три ГКЗ или два ГК6.
Схемы подключения конических грохотов ГКЗ и Г Кб к отсадочным машинам
и центрифугам различной производительности показаны на рис. III.27.
Требуемые площади конических грохотов приведены в табл. III. 11.
Сравнительные испытания грохотов ГК1,5 и загрузочно-обесшламливаю-
щих устройств УЗОЗ были проведены на ЦОФ «Комсомольская» на параллельно
расположенных отсадочных машинах ОМ18 мелкого угля.
Основные технологические показатели сравниваемых аппаратов
ГК 1,5 УЗОЗ
Производительность по пульпе, м’/ч:
общая.................................................. 563	615
на один аппарат........................................ 188	—
115
Производительность по твердому, т/ч:
общая.................................................... 250	261
на один аппарат....................................... 83	—
Влажность надрешетного продукта, %	  31,3	38,6
Содержание твердого в подрешетном продукте, г/л.......... 237	259
Содержание зерен —0,5 мм в надрешетном продукте, %	....	6,6	18,2
Эффективность классификации по граничной крупности 0,5	мм,	%	79,8	61,5
Технологические данные конусных грохотов обеспечивают лучшие пока-
затели работы отсадочной машины. Грохоты ГК1,5 более компактны, имеют мень-
шую по сравнению с УЗОЗ высоту. Они выдержали приемочные испытания и
рекомендованы к промышленному производству взамен дуговых сит типа УЗО.
Технологические показатели работы грохотов ГКЗ на ЦОФ «Пролетарская»
и ГК6 на ЦОФ «Чумаковская» приведены в табл. Ш.12.
Конические грохоты ГКЗ и ГК6 нашли широкое применение на предприя-
тиях ПО «Донецкуглеобогащение» и «Ворошиловградуглеобогащение».
Таблица II1.11
Требуемые площади конических грохотов
Типо- размер отса- дочной машины	Исходный продукт			Мелкий концентрат			Требуемая площадь сита, м2	
	Производи- тельность грохота		Удаляе- мая вода, м3/ч	Производи- тельность грохота		Удаляе- мая вода, м3/ч	при обес- шламли- вании	при обез- вожива- нии
	т/ч	м3/ч		т/ч	м3/ч			
ОМ8	100	270	189	70	310	217	1,5	2,2
ОМ12	200	530	371	140	610	427	3,0	4,3
ОМ18	300	800	560	210	820	574	4,5	5,7
ОМ24	400	1080	742	280	1230	861	6,0	8,6
Таблица 111,12
Технологические показатели грохотов ГКЗ и ГК6
Показатель	Грохот ГКЗ			Грохот Г Кб		
	Выход продукта, %			Выход продукта, %		
	исход- ного	надре- шетного	подре- шетного	исход- ного	надре- шетного	подре- шетного
Класс, мм:						
>13	0,3	0,4	"II 	0,4	0,5	
6—13	9	11,3		7,6	10,2	———
3—6	24,5	30,5		15,3	20,5	 1 —II
1—3	36,6	45,1	1  ™ 	27,8	37,3		1 
0,5—1	12	8,8	24,7	9,2	11,8	1,7
<0,5	17,6	3,9	75,3	39,7	19,7	98,3
Производитель-						
ность:						
по твердому, т/ч по пульпе, м3/ч	62,5	50	12,5	164	122	42
	169	56	ИЗ	429	150	279
Содержание твер- дого, г/л	370		"	НО	383	- J  	151
Влажность угля, %				29,7	—					31,6			
Зольность, %	11,4	9	22,5	11,5	7,4	25,4
116
ДонУГИ разработал конический водоотделитель, состо-
ящий из двух конических сит и кольцевого загрузочного устройства с танген-
циальным патрубком.
Техническая характеристика конического водоотделителя
конструкции ДонУГИ
Производительность:
по пульпе, м5/ч....................................  ............... 250
по твердому, т/ч ................................................... 70
Площадь обезвоживающей поверхности, м2................................. 2
Ширина щели обезвоживающей поверхности, мм............................. 1
Верхний диаметр обезвоживающей поверхности, мм.........................1000
Нижний диаметр обезвоживающей поверхности, мм.......................... 200
Суммарная высота сит, мм................................................680
Угол наклона, градус:
образующей	верхнего	конуса ..................................... 80
образующей	нижнего	конуса.......................................... 30
Ориентировочная влажность обезвоженного продукта, %...................... 35
Габаритные размеры, мм:
длина ..............................................................1650
ширина...............................................................1300
высота ............................................................1400
Масса, т ................................................................ 1,8
Водоотделители нашли применение на некоторых шахтах для обезвожива-
ния закладочного материала. При этом средняя нагрузка на водоотделитель по
пульпе достигает 700 м3/ч, по твердому— 400 т/ч, влажность обезвоженного
продукта — 25—27 %, соде ржание твердого в подрешетном продукте —50—70 г/л.
На Магнитогорском металлургическом комбинате (ММК) для обесшламли-
вания углей перед отсадкой, обезвоживания углей и классификации шламов
разработаны и внедрены стационарные центробежные конические грохоты нес-
кольких видов (табл. III. 13).
Производительность конических грохотов определяется площадью обезво-
живающей поверхности и пористостью слоя, являющейся функцией крупности
частиц твердого материала.
При перегрузке конических грохотов показатели обезвоживания и класси-
фикации резко ухудшаются.
КузНИИУглеобогащением разработан грохот, представляющий собой
центробежно-коническое сито, в котором формирование потока, концентрация
и обезвоживание твердого происходят на винтовой поверхности, ограниченной
по внутренней стороне центральной трубой, а по внешней — ситовой поверх-
ностью. Грохот состоит из встроенной в цилиндрический корпус центральной
трубы, вокруг которой закреплен неподвижный двухзаходный шнек. Внешнюю
сторону поверхности шнека охватывает перфорированный цилиндр, изготовлен-
ный из щелевой сетки. В верхней части сито снабжено пульпоприемником,
в нижней имеет перфорированный конус с желобом для удаления обезвоженного
продукта. Обезвоживаемый материал из пульпоприемника поступает на поверх-
ность шнека. Под действием центробежной силы и силы трения происходит раз-
деление потока на жидкую и твердую фазы. Жидкая фаза со шламовыми части-
цами отбрасывается на сито грохота и, пройдя через его отверстия, удаляется
в виде сливного продукта, а твердый материал перемещается сверху вниз по по-
верхности шнека на конусную часть сита, где дополнительно обезвоживается.
В промышленных испытаниях, проведенных при производительности гро-
хота 1100—1650 м3/ч и содержании твердого в питании 226 г/л, была достигнута
влажность надрешетного продукта 34,7 % и эффективность классификации
94,8 % при граничной крупности разделения 0,35 мм.
Техническая характеристика цилиндроконического грохота
Производительность по пульпе, м3/ч ............................ 1650
Крупность исходного продукта, мм.................................... 0	— 80
Диаметр фильтрующей	поверхности, мм ................................. 2155
Площадь фильтрующей поверхности, м2:
цилиндрической................................................. 10,9
конусной ......................................................... 2,6
Габаритные размеры,	мм.......................................... 2900X3400X2700
Масса, т.............................................................. 5,5
117
Таблица III.13
Техническая характеристика и показатели работы
конических грохотов конструкции ММ К
Показатели
Производительность по питанию, м3/ч
Площадь обезвоживающей поверхно-
сти, ма
Ширина щелей сит, мм
Диаметр сит, мм:
верхнего
нижнего
Высота сит, мм:
верхнего
нижнего
Угол наклона образующей сит, градус:
верхнего
нижнего
Давление питания, кПа
Крупность разделения, мм
Содержание твердого, г/л:
в питании
в надрешетном продукте
в подрешетном продукте
Влажность обезвоженного продукта, %
Эффективность разделения, %
Габаритные размеры, мм:
высота
диаметр
Масса, т
Обезвоживание углей
крупностью
Обесшл ам-
ливанне
углей перед
отсадкой
1580 мм
— 15 мм и
классифика-
ция шламов
500	500	150—250
3,4	2	4
0,5	1	0,5
1700X 1600	800X1600	1700X 1660
1500X700	-... 	1500Х 1100
480	2000	250
520		390
5	—	5
30	———.	28
12	10	12—25
0,4	0,8	0,4
600	200	300
"1	1	500
250	60	200
25—30	6,5	25—30
90	96	80—90
1650	3000	1800
2000	2000	2000
1	1	1,2
§ 5.	Зарубежные грохоты
В зарубежных промышленно развитых странах для грохочения углей наи-
большее распространение получили в последнее десятилетие инерционные гро-
хоты с круговыми колебаниями короба, инерционные грохоты с направленными
колебаниями и двойным дебалансным вибратором, а также резонансные грохоты,
грохоты с волновым движением сит и ряд грохотов специальных конструкций.
Инерционные грохоты с круговыми колебаниями применяются для предва-
рительного и подготовительного грохочения рядовых углей. Работая в сверх-
критическом режиме при ускорениях >5g, эти грохоты обеспечивают точное
разделение твердых материалов, не подверженных переизмельчению. Круго-
вая траектория движения короба обусловливает необходимость установки гро-
хотов этого типа под углом 12—35°. Грохоты выпускаются в одно-и двухъярус-
ном исполнении и снабжаются специальными регуляторами для изменения амп-
литуды.
Инерционные грохоты типа WP с двойным дебалансным
приводом фирмы«Мифама» (ПНР) изготовляются в однодечном (WP1) и дву-
дечном (WP2) исполнениях.
Эти грохоты применяются на многих углеобогатительных фабриках СССР
в операциях обезвоживания.
118
Технические характеристики виброгрохотов WP1 и WP2
WP1
W Р2
Крупность исходного .материала, мм .......
Ширина короба, мм...................................
Длина короба, мм ...................................
Угол наклона грохота, градус .......................
Мощность двигателя, кВт.............................
Частота колебаний, мин1..............................
Амплитуда колебаний, мм ............................
Общая масса, т......................................
До 80
1250; 1500
1800; 2200
5500; 4800 — 5500
0 - 1 о
10-13
800
8-11
До 80
1250; 1500
1800
5500
0—10
10—13
800
8—10
3,65; 4,4; 5; 5,8	4,6; 5; 7,3
Грохоты фирмы «Карл Шенк А Г» (ФРГ) имеют сита шири-
ной до 4 м и длиной до 8 м. Колеблющаяся масса грохота с ситом площадью
32 м2 превышает 25 т. Для уменьшения динамических нагрузок на несущие
конструкции грохот оборудован гидравлическими виброгасителями. Вместо
эксцентрикового вала, проходящего через корпус грохота, широко применяют
приводные блоки, встроенные в боковую стенку грохота в центре его тяжести,
соединенные друг с другом и с двигателем с помощью карданного вала. При круп-
ности разделения 120 мм производительность грохотов фирмы «Карл Шенк АГ»
достигает 1000 -1200 т/ч.
Грохоты фирмы «К Г Д и иду стр и а нл а ген АГ Гум-
больдт В е д а г» (ФРГ) типа USK (инерционные грохоты с круговыми ко-
лебаниями) и типа USL (инерционные грохоты с линейными колебаниями). К гро-
хотам типа USK относятся грохоты «Либр а». Вместо клиноременной
передачи для привода грохота используется карданный вал. Грохоты устанав-
ливаются на резиновых амортизаторах или специальных пружинах. Выпуска-
ется 24 типоразмера этих грохотов с ситами площадью от 0,75 до 14 м2, шириной
от 0,8 до 3 м, длиной от 1,5 до 6,75 м. Мощность электродвигателя от 2,2 до
15 кВт.
Для получения линейных вибраций в грохоте типа USL используют-
ся два инерционных привода. Угол установки грохотов USL не превы-
шает 5°.
В и б р о и и е р ц и о н н ы е грохоты фирмы «В. Ф л е м р и х,
с п е ц и а л ь ф а б р и к ф ю р з и б а ш и и е п» (ФРГ) представляют
собой рамную клепаную конструкцию с каскадным колосниковым ситом и мас-
сивными резиновыми амортизаторами. Эти грохоты виброустойчивы, имеют
высокую производительность и применяются для грохочения крупных куско-
ватых материалов.
Дв у х с и тп ы е грохоты В и б р е к с фирмы «Хьюит
Робин с» (США) состоят из короба и вибратора. Короб совершает круговые
вибрации. При грохочении углей повышенной влажности сита грохотов обору-
дуют электроподогревом. Производительность такого грохота с просеивающей
площадью 12 м2, работающего в режиме мокрого грохочения, при крупности
разделения 13 мм достигает 300 т/ч.
У инерционных самобалансиых грохотов с двойным дебаланспым вибратором,
известных как грохоты DU, линейные колебания создаются вращающимися
в противоположные стороны спаренными дебалансами. Вибраторы грохотов
DU расположены на траверсе, проходящей по всей ширине грохота, и в боль-
шинстве случаев соединены с приводом карданными валами. Колеблющаяся
масса в этом случае практически не ограничивается, так как вибраторы выпус-
каются различных типоразмеров и на поперечной траверсе можно разместить
3—4 вибратора. В эксплуатации встречаются грохоты с ускорением 7q, длиной
сита до 11 и шириной до 5 м (табл. Ш.17).
Грохоты DU устанавливают горизонтально или с небольшим наклоном [из-
готавливаются фирмами «Крупп индустри унд Штальбау» и «Карл Шенк АГ»
(ФРГ) и «Мак-Нелли» (США]. Грохоты DU30, изготавливаемые фирмами «Зиб-
техник ГмбХ» и «Крупп индустри унд Штальбау» (ФРГ), имеют просеивающую
119
поверхность, выполненную из трех участков с различными, уменьшающимися
по ходу движения, углами наклона.
Техническая характеристика грохотов D U
Производительность, т/ч ...........
Удельная производительность, т/(ч* м2)
Площадь грохочения, м2.............
Наклон сита, градус ...............
Частота вращения вала, мин-1 , , .
Ускорение, м/с2....................
Амплитуда вибраций, мм ............
Сито ..............................
Масса грохота, т ..................
С плоским слабо-
наклонным ситом
(«Крупп индустри
унд Штальбау»)
400
20,5
21,4
7
980
6,6
14
С сильнонаклонным
начальным участком
(«Зибтехник ГмбХ»)
750
27,6
27,2
30/20/10
930
4,8
10
Перфорированное стальное
12,21	11,57
Широко применяется агрегатная установка из однотипных (два инерционных)
или разнотипных (инерционный и резонансный) грохотов, при этом на новых
предприятиях на первой стадии классификации грохоты устанавливают с макси-
мальным наклоном 34°, а на второй — в зависимости от типа грохота и условий
разделения под углом до 14°. На первом из грохотов выделяют до 75 % подрешет-
ного продукта, на втором надрешетный продукт доводят до требуемых кондиций.
Подобный принцип компоновки оборудования обеспечивает производительность
однопоточной секции до 750 т/ч.
Отличительной особенностью грохотов «Умбрекс» фирмы «Хайн Леман АГ»
(ФРГ) является волновой характер движения просеивающей поверхности, выпол-
ненной из резиноподобных и пластичных материалов.
Грохот «Умбрекс» имеет два синхронно колеблющихся короба (внешний и
внутренний), расположенные на двух синхронно вращающихся эксцентриковых
валах. Синхронизация вращения валов осуществляется с помощью цепного меха-
низма, регулируемого поворотными натяжными рычагами. Короба' совершают
плоскопараллельное движение по круговой траектории со сдвигом по фазе на
180°. Сито грохота разделено на ряд участков, один конец которых закреплен на
одном коробе, а другой — на втором. В исходном положении нечетные участки
сита натянуты, а четные — провисают. По мере движения коробов в зависимости
от их положения натяжение нечетных и прогиб четных участков соответственно
ослабевают и через половину периода натянутыми оказываются четные, а макси-
мально провисшими — нечетные участки. Затем происходит постепенное натяже-
ние нечетных и ослабевание натяжения четных участков, после чего цикл повто-
ряется.
Дальнейшее развитие принцип волнового движения просеивающей поверх-
ности получил в грохотах «Торвелл» и «Ливелл», выпускаемых этой же фирмой.
Грохоты «Торвелл» изготовляются с ситами площадью от 2,2 до
6 м2. Вследствие установки двигателя в загрузочной части грохота габаритные
размеры последнего уменьшаются. Грохот характеризуется высокой удельной
производительностью при грохочении высоковлажных и трудногрохотимых
материалов.
Грохот «Л и в е л л» с защитной декой состоит из двух входящих один
в другой коробов, совершающих линейные колебания в противоположных направ-
лениях. Колебания осуществляются с помощью установленного со стороны за-
грузки кривошипно-шатунного механизма. Между поперечными связями короба
закреплены пластмассовые карты сита, которые попеременно натягиваются и
ослабляются. С опорной рамой короба связаны пружинными стойками. Защитная
дека устанавливается на третьем дополнительном коробе, который приводится
в колебательное движение с помощью пружин, соединяющих его с одним из
внутренних основных коробов грохота.
Техническая характеристика грохота «Ливелл»
Производительность, т/ч ........................... 900
Площадь просеивающей поверхности, м2............... 18
Угол наклона сита, градус.......................... 23
Частота колебаний, мни-1...........................636
Амплитуда колебаний, мм............................. 6
Ускорение, м/с2.................................... 25
Масса грохота, т ..................................32,3
120
Для интенсификации разделения наряду с грохотами с волновым движением
сита ряд фирм выпускает грохоты, у которых неоднородность вибрационного
поля на сите создается специальным расположением одного (грохот «Варелл»
фирмы «Ратцингер», ФРГ) или двух вибраторов (грохоты типа DF). Г р о х о т
DF снабжен двумя дебалансными вибраторами с различными статическими мо-
ментами и частотой оборотов, которые расположены в противоположных концах
грохота и обеспечивают колебания низкой частоты в загрузочной части сита и
высокой — в разгрузочной. Грохот имеет высокую удельную производительность.
В последние годы все более широкое применение находит вибрацион-
ный грохот «Мо ген со н» (Швеция). Он состоит из нескольких сит, рас-
положенных одно над другим. Угол наклона увеличивается от верхнего сита
к нижнему, а площадь сит соответственно уменьшается. Размеры отверстий каж-
дого из сит подобраны таким образом, что они превосходят диаметры зерен, посту-
пающих на данную ситовую поверхность, причем диаметр отверстий нижнего сита
в 2---4 раза превышает заданную крупность разделения, которую регулируют
углом наклона сита. В результате этого исключается забивание отверстий «труд-
ными» зернами. Высокочастотные линейные колебания рабочей поверхности обес-
печивают хорошее разрыхление грохотимого материала, который движется, не
образуя слоя.
Для тонкого грохочения по крупности от 0,1 до 1 мм и небольшой производи-
тельности выпускаются грохоты «Могенсон» типа «Дезио». Разделение по круп-
ности в пределах 0,150 мм обеспечивают грохоты типа «Дестор» производитель-
ностью до 300 т/ч, а отделение посторонних предметов, предварительное и кон-
трольное грохочение — грохоты «Могенсон» типа «Дезитре». Грохоты снабжены
пыленепроницаемым укрытием и имеют электроподогрев сит.
Для рассева трудпогрохотимых мелкозернистых материалов фирма «Рейнише
веркцойгунд машиненфабрик» (ФРГ) выпускает вибрационные высокочастотные
грохоты «Ревум» типа И и М. Грохоты состоят из двух основных узлов — ситового
агрегата и верхней загрузочной воронки с дозировочным приспособлением.
Грохоты «Рев у м» типа И предназначены для грохочения по круп-
ности разделения от 0,3 до 10 мм, грохоты типа М — для грохочения по круп-
ности разделения от 4 до 25 мм. Грохоты типа И могут быть одинарными и сдвоен-
ными. Изготовляются грохоты с ситами площадью от 0,36 до 1,22 м2. Габаритные
размеры грохотов: длина от 1500 до 2200 мм, ширина от 650 до 1000 мм, высота
от 2350 до 5450 мм.
В процессе работы вся конструкция грохота, за исключением сита, находится
в состоянии покоя. При этом материал перемещается по параболическим траекто-
риям, поднимаясь над поверхностью сита на высоту от 5 до 20 мм.
Фирма «НВ» (ФРГ) выпускает аналогичные по конструкции грохоты
«Финесс» с небольшой просеивающей поверхностью и производительностью до
25 т/ч (для грохочения материалов влажностью от 6 до 12 %).
Конусные грохоты фирмы «3 и б т е х н и к ГмбХ» являются
одной из ее последних разработок. Они применяются для грохочения мелких
влажных трудногрохотимых материалов, например, углей, мелкого кокса. Рабо-
чая поверхность грохота, имеющая вид усеченного конуса, состоит из нескольких
концентрично расположенных одно под другим сит, также выполненных в виде
усеченных конусов. Сита чередуются сверху вниз по схеме неподвижное —
вибрирующее. Между ними натянуты полосы гибкой ситовой ткани. Расположен-
ный в верхней части тарельчатый питатель обеспечивает равномерную подачу
исходного материала. Общая площадь просеивающей поверхности составляет
около 6 м2. Нижнее кольцевое конусное сито имеет внешний диаметр 3 м, что
соответствует участку шириной около 10 м обычного грохота. Интенсивные вибра-
ции (в виде ударных импульсов) рабочей поверхности препятствуют образованию
комьев и слипанию тонких зерен. Грохот работает с низким уровнем шума и не
создаст значительных нагрузок на опорные конструкции.
Фирма «Алгайер верке ГмбХ машиненфабрик» (ФРГ) выпускает вибра-
ционные грохоты цилиндрической формы. Они характери-
зуются трехмерным направлением вибраций, выпускаются как в однодечном, так
и многодечном исполнении. При тонком рассеве на грохотах этого типа осуществ-
ляется пневматическая интенсификация разделения.
121
Таблица III. 1 4
Некоторые технические данные грохотов типа OSO
Ти п	Параметр	Диаметр грохота, мм					
		1200	1600	2000	2400	2800	3200
А	Рабочая площадь поверхно- сти сита, м2	2	2,5	4	6	8	10
	Площадь поверхности кони- ческого сита, м2	2	2,5	4	6	8	10
В	Площадь поверхности сита в направляющем аппарате, м2	0,8	1,5	2	3	4	5
Площадь поверхности кони-
ческого сита, м2
Площадь поверхности сита
в направляющем аппарате, м2
6	8	10
4,5	6,8	5,6
Наряду с дуговыми ситами за рубежом все большее распространение для
предварительного обезвоживания, обесшламливания и тонкого грохочения полу-
чают различные аппараты с неподвижной рабочей поверхностью.
Дренажные грохоты OSO, изготовляемые в ПНР, широко распро-
странены. Грохоты состоят из трех основных узлов: направляющего аппарата
в виде кругового желоба с входным сопл ом, щелевого сита в виде обратного усечен-
ного конуса и корпуса с поддоном и желобами для подрешетпого и надрешетного
продуктов. Выпускаются три основных типоразмерных ряда грохотов OSO: А
и В — для обесшламливания мелкого машинного класса и предварительного обез-
воживания концентрата гидравлических отсадочных машин мелкого зерна и С —
для классификации и обезвоживания шлама (табл. III. 14).
Для тонкого грохочения, обезвоживания, сгущения и регенерации суспензии
в США, Канаде, ФРГ и других странах применяются стационарные грохоты
специальных конструкций.
Грохоты «Кросс Флоу» фирмы «Мак-Нелли» (США) устанавливают
обычно перед вибрационными грохотами для предварительного обезвоживания
продуктов обогащения и угольного шлама. В некоторых случаях грохот «Кросс
Флоу» является единственной установкой для обезвоживания и классификации
при отделении утяжелителя в схеме двухстадиального тяжелосредного обогаще-
ния или при обезвоживании и извлечении твердого перед обезвоживающей центри-
фугой. Плоская поверхность грохотов «Кросс Флоу» обеспечивает более высокое
извлечение шламов по сравнению с дуговыми ситами.
Сита грохотов «Кросс Флоу» выпускают различной длины. Щели сита перпен-
дикулярны потоку материала, который подается через питающую течку и равно-
мерно распределяется по всей ширине сита. Просеивающая поверхность обычно
имеет угол наклона 60°. Крупность разделения составляет примерно половину
размера ячеек сита.
Рама грохота снабжена поворотным механизмом, позволяющим повернуть
весь грохот вместе с корпусом или снять сито и перевернуть его. Это обеспечивает
равномерное изнашивание сита. Эксплуатационные расходы на грохоты «Кросс
Флоу» ниже, чем па дуговые сита, что объясняется простотой замены сит.
Грохоты для тонкого грохочения, получившие название микрогрохоты,
снабжаются дебал а ясными вибраторами для периодической принудительной
очистки просеивающей поверхности. Интервал времени включения вибраторов
составляет 1—3 мин, продолжительность работы вибраторов 6 с.
Грохоты фирмы «Гумбольдт В е д а г и н д у с т р и а н л а-
г е н АГ» (ФРГ) характеризуются простотой конструкции, высокими производи-
122
тсльностыо и износостойкостью, точностью разделения. При крупности разделе-
ния 0,1 мм на сите со щелью 0,17 мм достигнута удельная производительность
7—8 т/(ч-м2). Извлечение надрешетного продукта — 99,8 %, подрешетного —
77,1 %.
Во многих отраслях промышленности для сухого предварительного грохоче-
ния наряду с вибрационными конструкциями применяется неподвижный
колосниковый грохот «Могенсон» типа «Дивергатор». Просеивающая поверхность
этого грохота образована консольно закрепленными на одной оси колосниками
причем свободные концы у смежных колосников смещены по вертикали под
определенным углом.
§ 6.	Просеивающие поверхности
Тин рабочей поверхности грохотов определяется видом грохочения. Для
предварительного грохочения углей широко применяются
колосниковые решета, которые набирают из колосников круглой, трапециевидной,
Т-образной формы сечения и др. Колосники располагают параллельными рядами
или немного раздвигают в сторону разгрузочной части для предотвращения
заклинивания кусков материала в щелях. Применяют вариант расположения
колосников поперек движения материала. При этом угол наклона просеивающей
поверхности должен быть больше, чем при продольных колосниках.
Для увеличения срока службы колосников их покрывают резиной или дру-
гими материалами. Иногда для защиты просеивающей поверхности от ударов и
истирания крупными кусками отдельные колосники (например, каждый пятый)
делают большими по высоте.
Наряду с колосниковыми решетками для предварительного грохочения
применяют сита листовые с квадратными и круглыми отверстиями размером
100 мм и более.
Для подготовительного и окончательного г р о х о-
ч е н и я углей применяют сетки металлические проволочные, сита листовые из
различных конструкционных материалов, колосниковые решета, а также некото-
рые виды сит специальных конструкций.
Для рассс ва углей на классы крупности в соответствии с ГОСТ 2093—82
применяют наимельчайшие, мельчайшие, мелкие, средние, крупные и особо
крупные сетки — тканые, стержневые и сборные из канилированной и штампован-
ной проволоки по ГОСТ 2715—75. Наибольшее распространение на углеобогати-
тельных фабриках получили крупные и особо крупные сетки из стальной рифленой
проволоки с квадратными ячейками (ГОСТ 3306—70) (рис. II 1.28). Отечественной
Рис. II 1.28. Сетки из стальной рифленой проволоки
123
промышленностью изготовляются три вида этих сеток (частично рифленые ЧР,
рифленые Р и сложно рифленые СР) шириной от 1000 до 2500 мм и длиной до
5000 мм, которые поставляются в виде рулонов или карт.
Проволоки утка и основы сит имеют преимущественно круглые, реже квадрат-
ные сечения. Для изготовления сеток применяется проволока низкоуглеродистая,
высоколегированная (ГОСТ 14964—79), а также из высокомарганцовистой стали
марки Г12.
Ресурс (сут) проволочных сит, применяемых на угольных предприятиях
СССР, при заводском способе крепления и натяжения в зависимости от материала
проволоки и размеров ячеек (мм) следующий:
Проволока из стали:
Ст.0, Ст.1 и Ст.З; 3X3; 6X6; 8X8	5-10
Низкоуглеродистая; 10X10; 13X13	.	.	10 — 20
Высокомарганцовистая; 10X10; 13 X13	20 — 25
То же; 25X 25	25 — 30
» ; 50X50	40 — 50
Колебания в сроках службы зависят от конкретных условий эксплуатации
сит.
При грохочении абразивных материалов ресурс сетки определяется ее стой-
костью к абразивному изнашиванию, а малоабразивных материалов — временем
появления усталостного износа проволоки либо провисанием сетки в результате
вытягивания. Ресурс сита в обоих случаях зависит от качества натяжения сетки
и условий ее закрепления по периметру. Кроме того, разрушение сетки наступает
тем позднее, чем меньше расстояние между элементами опорной решетки, к кото-
рым она прилегает по всей поверхности. Проволочная просеивающая поверхность
может выйти из строя также в результате трения об опорную решетку или другие
металлические детали. Поэтому необходимо следить за натяжением сетки и пе-
риодически ее подтягивать.
Если просеивающая поверхность имеет большую площадь и с помощью винтов
сложно обеспечить достаточную растяжку проволочной сетки, то ее крепят на
специальных сварных рамках из стальных полос. Такой метод крепления более
надежен и обеспечивает длительную работоспособность, но он имеет недостатки —
рамки утяжеляют короб грохота, а дополнительные элементы крепления увели-
чивают зоны, где происходит залипание просеивающей поверхности мелким
влажным углем.
Для проволочных сит применяется продольное или поперечное патяжение
на грохотах.
При продольном натяжении (рис. III.29, я) сито 3 укладывается на поперечные
трубы 4 короба с резиновыми амортизаторами 5 и уголки 6 боковин короба.
Торцовые кромки короткой стороны сита имеют окантовку или зажимаются бол-
тами между полосой 7 и листом 8. Лист 8 имеет загиб для зацепления с углом 9
или стержнем 2. Сито натягивается болтами /, расположенными в загрузочной
части короба. Недостатком описанного способа крепления является преждевре-
менная поломка сит вдоль полос 3. Разновидностью продольного натяжения явля-
ется способ, показанный на рис. III.29, б. Сито вдоль боковых стенок короба укла-
дывают на покрытые резиной полосы и прижимают к ним деревянными брусьями
и клиньями. Увеличение жесткости крепления сита уменьшает его подхлестыва-
ние и увеличивает срок службы.
При поперечном натяжении (рис. II 1.30) сито / укладывается на металличе-
ские полосы 2 с резиновыми амортизаторами и крепится к ним с помощью метал-
лических прутьев 3 и специальных скоб 4. Натяжение сита осуществляется захва-
тами 6 и натяжными болтами 5. Продольные кромки сит, изготовленные из тонкой
проволоки, окантовываются и загибаются для зацепления захватами. У сит,
изготовленных из толстой проволоки (>3 мм), кромки отгибаются без окантовки.
Чтобы достичь максимального срока службы сеток из высокомарганцовистой
стали, необходимо учитывать следующие особенности их крепления и натяжения:
натянутыми (вдоль или поперек короба) могут быть все сита из проволоки
толщиной до 3 мм. Остальные сита целесообразно закреплять на грохоте жестко
клиньями или болтами без натяжения;
124
a
Рис. III.29. Способы про-
дольного натяжения сит
Рис. III.30. Поперечное
натяжение сит из сеток из
стальной рифленой про-
волоки
края сит, изготовленных из проволоки диаметром до 3 мм, для лучшего
зацепления захватами и предохранения от разгибания целесообразно оканто-
вывать листовой сталью толщиной 1,5—2 мм;
для устранения подхлестывания полотна просеивающей поверхности между
опорами последние следует располагать на расстоянии 250—300 мм друг от друга
для сит с квадратными отверстиями из круглой проволоки диаметром до 3 мм и на
расстоянии 300—400 мм для сит из проволоки диаметром от 3 до 6 мм;
при установке натягиваемого сита опоры необходимо располагать в коробе
грохота приподнятыми, чтобы образовать небольшую кривизну полотна в направ-
лении натяжения;
опоры в коробе грохота, на которые укладывают сито, необходимо армировать
резиной.
Перфорированные сита применяются обычно для разделения
углей по граничной крупности от 10 до 75 мм. Основные преимущества перфориро-
ванных сит — жесткость и большой срок службы. Сита изготовляют из листовой
стали различных марок в виде карт длиной 500—1500 мм и шириной 400—2500 мм.
Допускается изготовление сварных по ширине и длине сит.
Отверстия в стальных листах выполняют обычно штамповкой или сверлением.
Сита, изготовленные штамповкой, предпочтительнее, так как они имеют конусное
проходное сечение с углом конусности 7°. Форма ячеек перфорированных сит
125
Рис. III.31. Форма и расположение ячеек перфорированных сит
круглая, прямоугольная, квадратная. Кроме того, применяют сита с овальными,
крестообразными, серповидными и другими видами ячеек (рис. 111.31). Ячейки
располагают параллельными рядами линейно или в шахматном порядке. Проме-
жутки между ячейками круглой формы с диаметром а, исходя из условий проч-
ности, принимают по соотношению С 0,9 а.
Толщина листов штампованных сит 6 < 0,625ц и обычно не превышает 12 мм.
Для литых сит толщина просеивающей поверхности может достигать 25 мм и
более.
Некоторые параметры листовых сит приведены в табл. III. 15 и III. 16.
Основной недостаток перфорированных сит — малое живое сечение, величина
которого редко превышает 40 %. С увеличением размера ячеек площадь живого
сечения увеличивается, но при этом уменьшается жесткость ситовой поверхности.
Листовые сита могут крепиться на тех же рамках и тем же способом, что
и проволочные (благодаря чему обеспечивается их взаимозаменяемость), но при
этом увеличивается масса короба. Находят применение так называемые само-
несущие штампованные сита, в которых листовое сито объединено
в сварной узел с ребрами жесткости и опорными элементами (рис. II 1.32). Карты
сита устанавливаются поперек короба грохота на продольные опорные части его
боковин (угольники) и закрепляются с помощью болтов, клиньев или другим спо-
собом. Карты самонесущих сит не нуждаются в опорной подситной раме и поэтому
применяются в качестве верхних просеивающих поверхностей грохотов инерцион-
ного и резонансного типов.
Карты самонесущих листовых сит могут быть снабжены ребрами /, приварен-
ными к рабочей поверхности 2. Назначение таких ребер — повышение износостой-
кости просеивающей поверхности, предохранение ее от разрушающего воздей-
ствия крупных кусков грохотимого материала и улучшение отделения их от мел-
ких кусков. Мелкие классы располагаются на сите между ребрами, а крупные
лежат на ребрах.
Грохоты инерционные тяжелые типа ГИТ снабжены листовыми ситами толщи-
ной 20--25 мм с отверстиями от 50 до 300 мм.
126
Таблица III. 15
Размеры квадратных отверстий и их шаг для листовых сит
Номинальный размер квадрат- ных отверстий	Живое сечение, %						Толщина сита, мм
	40	45	50	56	63	71	
в свету, мм	Шаг отверстий, мм						
5	8	7		 '	 — 11-		4—6
6	9	9		 	1		—'III
10	16	15	— 1	1	 —	 «	—	1		1  
13		20	18,5	 — ——	1 		6—8
14	 *	21	20	—	-——		 
16		24	22,5		——»		 
20	-	30	28	27			8—10
25		37	35,5	33	—	—	
32		—	45	43	40		
35		 »	50	47	44			b
37			52	49,5	46,5	- 	—-
40	1	 1		56,5	53	50		1	1	-
42			60	56	53	-	—  -
50		1 	_	70	67	63,5		— —
60		—	85	80	76	71,5	8—12
65	-	1	—“*-»		87	83	78	 
70				93	89	83	1 '
75				  >	95	90	"  
80	—	——	—  		100	95	•— 
100			 		126	119	 '
150	— 		1 	 —— —		190	178	
Таблица III.16
Размеры круглых отверстий и их шаг для листовых сит
Номиналь- ный диаметр отверстий	Живое сечение,			%		Толщина сита, мм
	40	45	50	56	63	
в свету, мм	Шаг отверстий, мм					
7	10,5	10	—			4—6
12	18	16,5	—	 1	— 1		
15	22,5	21,5	1	*	—	1	 
18	27	25,5			-	6—8
20	30	28	26,5	—	 и 	
24	35	33,5	32,5	— Rl —		— »
26	fc   	37	35,5			
30	 * -	42,5	40,5		—	 
32	—	45	43	—		
40	- 	56,5	53	50	1	8—10
47	— —	1 '*	62,5	58	56	
50		1	—	67	63,5	60	
60	»	1	1	80	76	71,5	—<
75	 "	—   		95	90	
82	 	1						100	95	8—12
90				115	108	  —»
95			«— -	120	114	— 
127
Рис. Ш.32. Конструкция самонесущего сита
На получивших в последние годы распространение гидрогрохотах с неподвиж-
ной просеивающей поверхностью и грохотах ГИСЛ, работающих на операции
мокрого подготовительного грохочения, применяются решета из про-
дольно расположенных колосников. Однако в практике угле-
обогащения известны случаи применения на гидрогрохотах решет из поперечно
расположенных колосников и штампованных сит.
Просеивающая поверхность гидрогрохота состоит из отдельных секций
колосниковых сит. Секция сита с продольным расположением колосников состоит
из соединенных связями гребенок, в пазы которых укладываются колосники.
Секция сита с поперечным расположением колосников состоит из двух про-
дольных гребенок с пазами, соединенных электросваркой двумя связями. Колос-
ники укладываются в пазы и крепятся сваркой. Чтобы секция была жесткой,
гребенки соединяют между собой полосой. Гидрогрохоты укомплектовывают
секциями колосниковых сит размерами 1165Х 300 мм. Сита с продольным располо-
жением колосников могут быть изготовлены с щелью 5; 8; 10; 13 мм, а попереч-
ным — с щелью 15 и 20 мм. Конструкция колосниковых сит позволяет при кратко-
временной остановке гидрогрохота легко произвести их замену.
Колосники изготовляются трапециевидного профиля из углеродистой стали.
По верхней плоскости колосники направляются износостойким слоем электродами
марки Т-590.
В связи с повышением влажности добываемых углей в последние годы широ-
кое применение нашли струнные сита, предназначенные для грохочения углей и
антрацитов при ширине щелей от 4 до 35 мм. Размеры отверстий по длине могут
быть 100 мм и более.
Ленточно-струнное сито «Вибролент» состоит из упругих лент
с выступами, расположенных поперек движения материала в пазах продольных
опор, неподвижно прикрепленных к коробу грохота.
Техническая характеристика сита «Вибролент»
Размеры лент, мм:
длина (до натяжения) ...................
ширина .............................
толщина..............................
длина выступа........................
Расстояние, мм:
между выступами (после натяжения)
между лентами ..........................
Материал лент...........................
Материал опор...........................
Число лент на 1 ма сита.................
Масса лент на 1 м8 сита, кг ............
350
10—20
3 — 4
6—10
5 — 50
7 — 20
Износостойкие марки резин,
уретановый каучук
Полосовая сталь
100—200
3 — 10
128
Рис. 111.33. Карта струнно-тросового сита
Расстояние между выступами лент и длина последних определяют размер
отделяемых в подрешетный продукт зерен. Одновременно выступы являются упор-
ными элементами для фиксации натянутых лент в рабочем положении. Опоры для
установки и фиксации натянутых лент изготовляются, например, из полосовой
стали в виде гребенок.
Материал, поступающий на сито, эффективно разделяется благодаря боль-
шому живому сечению просеивающей поверхности, интенсивному разрыхляющему
действию упругих лент, а также благодаря самоочмстительным движениям лент и
значительному расстоянию между ними.
Наличие периодически расположенных выступов, более коротких, чем рас-
стояние между лентами, гарантирует требуемую крупность отсеиваемого мате-
риала без нарушения принципа независимых колебаний смежных лент.
Особенности конструкции ленточно-струнного сита способствуют эффектив-
ному разделению сыпучего материала и повышению удельной производительности
грохотов. Изготовление других элементов из полиуретана, отличающегося высо-
кой износостойкостью, обеспечивает долговечность сита.
ПечорНИИПроектом разработана и выпускается Воркутинским механиче-
ским заводом струнно-тросовая просеивающая поверх-
ность для грохочения углей влажностью до 9 о/ по граничной крупности от 3
до 13 мм.
Промышленные испытания струнно-тросовых поверхностей на инерционных
грохотах в Печорском бассейне показали их хорошую работоспособность, про-
стоту обслуживания и преимущества по сравнению с просеивающими поверх-
ностями из проволочной плетеной или листовой сетки, заключающиеся в повыше-
нии эффективности грохочения в среднем с 70 до 90 % при увеличении удельной
производительности в 1,5—2 раза. Срок службы сита в 3—9 раз больше по сравне-
нию со сроком службы канилированных сит.
Струнно-тросовая просеивающая поверхность выполнена в виде отдельных
рамок с закрепленными па них струнами из стального троса (рис. III.33). Комплект
5 Заказ 77	129
рамок, установленных на грохоте, образует непрерывную просеивающую поверх-
ность. Рамки крепятся клиньями под брус или (там, где это предусмотрено кон-
струкцией грохота) резьбовыми элементами.
В комплект поставки входит специальное приспособление, обеспечивающее
замену струн прямо в коробе грохота без снятия рамок.
Характеристика струнно-тросовой поверхности
Размер щели между струнами, мм............................ 3—13
Диаметр струны, мм ................................. 2,4 — 3
Живое сечение, %.......................................... 62	— 82
Эффективность грохочения, %............................... 85	— 90
Содержание, %:
нижнего класса в надрешетном продукте.................. До	10
верхнего класса в подрешетном продукте ............ До 15
Срок службы струн, мес .................................... 3	— 9
Основным недостатком стр\нно-тросовой поверхности является попадание
в подрешетный продукт до 15 % зерен верхнего класса крупности, а при грохоче-
нии материала с плоскими частицами, например антрацита, — даже более 15 %.
Для подготовительного и окончательного грохочения особого внимания заслу-
живают сита, изготовленные из резины и резиноподобных
полимерных материалов. Работы по освоении4 резиновых сеток про-
водятся по двум направлениям: изготовление сеток с размерами отверстий 20 мм
и более формовым способом; изготовление мелкоячеистых тонколистовых сеток
с отверстиями менее 20 мм штамповкой на прессах с использованием многоместных
вырубных штампов. При штамповке круглых или квадратных отверстий между
размером отверстий d и толщиной б листов резины рекомендуется соотношение,
равное 2, а для сит с щелевыми отверстиями d/б ж 0,4, где b — ширина щели, б —
толщина листа.
Стахановским заводом РТИ Минуглепрома УССР освоено производство
секционных сит «Эластик» из резины или полиуретанового каучука. Стенки между
ячейками имеют трапециевидное сечение. Толщина стенок сит «Эластик» состав-
ляет 5—6 мм. Сита выпускают с ячейками размерами от 20 до 40 мм. Живое сече-
ние сит составляет 55—65 %. Секции могут быть изготовлены с проушинами и без
них. В первом случае секции соединяются стержнями, а во втором — склеиваются.
Срок службы сит «Эластик», изготовленных из резины 8ЛТИ и полиуретанового
каучука в зависимости от свойств грохотимого материала достигает 2 лет, т. е.
более чем в 10—15 раз превышает срок службы проволочных сит.
Ворошиловградским заводом угольного машиностроения им. А. Я. Пархо-
менко выпускаются перфорированные резиновые сетки по ТУ24-8-1105—78 из
резиновых пластин, отвечающих требованиям технических условий
ТУ38-105-1268—78 «Пластины резиновые для сит», с круглыми (К) или прямо-
угольными (П) отверстиями. Сетки могут изготовляться шириной до 1100 и длиной
до 7000 мм. Масса 1 м2 сетки в зависимости от толщины пластины и размеров отвер-
стий составляет от 4 до 6 кг. Размеры отверстий и их взаимное расположение,
а также толщина сетки приведены в табл. III.17 и III.18.
Таблица III. 17
Характеристика резиновых сеток типа К
Номер сетки	Номиналь- ный диаметр отверстий, мм	Номер экви- валентной сетки с ква- дратными ячейками	Толщина сетки, мм	Минимальный шаг, мм	
				вдоль полотна сет к и	поперек полотна сетки
6	6^0,5	5	4—5	16	9
7	7±0,5	6	4—5	20	10
8	8±0,5	6	5—6	22	11
11	11=1=0,5	10	5—6	30	16
15,5	15,5=1=0,5	13	5—6	36	21
130
Таблица Ш.18
Характеристика резиновых сеток типа П
Номер
сетки
Номинальный размер
сторон отверстий» мм
длина
ширина
Номер экви-
валентной
сетки с ква-
дратными
ячейками
Толщина
сетки,
мм
Минимальный шаг, мм
вдоль
полотна
сетки
поперек
полотна
сетки
2,5±о, 5
4,0—0,5
Просеивающие поверхности, собранные из мелкоячеистых резиновых сеток,
показали значительные преимущества перед проволочными сетками по стойкости
к абразивному изнашиванию (превышают в 16—30 раз стойкость сеток, изготовлен-
ных по ГОСТ 3306—70).
Применение резиновых сеток снизило уровень шума на 2—4 дБ и уменьшило
переизмельчение угля.
Благодаря упругим свойствам резины снизилась вероятность забивания от-
верстий сеток, что способствовало повышению производительности по сравнению
с производительностью грохотов, оборудованных металлическими сетками.
Секционное сито «Ажур» применяется для сухого и мокрого
грохочения углей по граничной крупности 10 (13) мм, а секционное сито «Поли-
риф»—для сухого и мокрого грохочения антрацитов по граничной крупности
25 мм при значительном слое надрешетного продукта и наличии в нем крупных
кусков.
Эти сита изготовляются из износостойких марок резин методом прессования.
Они предназначены для замены сеток из рифленой проволоки и перфорированных
сит из металлических листов. При установке на грохоте сита этих двух типов
набираются из отдельных секций.
При рассеве на ситах «Ажур» обеспечивается повышение удельной произво-
дительности по сравнению с удельной производительностью перфорированных
металлических и резиновых сит вследствие большего живого сечения и конфигура-
ции ячеек. Разомкнутый контур ячеек и консольные выступы внутри каждой
ячейки уменьшают застревание «трудных» зерен и залипание сита при грохочении
углей повышенной влажности.
Конструктивной особенностью сит типа «Полириф» является наличие на их
рабочей поверхности специальных выступов — рифов, способствующих лучшему
разрыхлению грохотимого материала, что особенно важно при его повышенной
влажности. При грохочении на этих ситах происходит разделение потока мате-
риала на два слоя. Крупные куски, составляющие верхний слой, движутся по
рифам, не соприкасаясь со стенками ячеек. Мелкие куски движутся между рифами
непосредственно по рабочей поверхности сита, что способствует более быстрому
отсеву их в подрешетный продукт.
Для обезвоживающего грохочения в основном применяются сетки металли-
ческие проволочные с наимельчайшими, мельчайшими и мелкими отверстиями.
При обезвоживании мелких и тонких классов углей на грохотах в СССР широко
используются сетки тканые «Луганка», «Волна» и «Южанка», а для обезвоживания
концентрата, полученного из крупного машинного класса, и отмывки утяжели-
теля — стержневые сетки.
Тканую сетку «Луганка» с прямоугольными ячейками (табл. Ш.19)
рекомендуется применять на операциях обезвоживания шлама. Сетка изготовля-
ется из высоколегированной проволоки Х18Н9Т по ГОСТ 14964—79.
По требованию заказчика сетки могут быть выпущены шириной от 800 до
1500 мм.
На операциях обезвоживания шлама сетка «Луганка» обеспечивает по сравне-
нию со щелевой сеткой примерно в 2 раза большую производительность грохотов
по исходному материалу. При этом снижается содержание твердого в подрешетном
продукте.
5*	131
Таблица III.19
Характеристика тканых сеток «Луганка»
Номер сетки	Номинальный размер ячейки в свету, мм		Номинальный диаметр проволоки, мм		Живое сечение, о/ /о
	по утку	по основе	по утку	по основе	
0.8Х0.4	0,8	0,4	0,4	0,3	36,4
0,8X0,45	0,8	0,45	0,4	0,4	41,6
1,2X0,4	1,2	0,4	0,4	0,4	37,5
Ресурс тканой сетки «Луганка» на операциях обезвоживания шлама состав-
ляет 2—4 мес.
Тканая сетка типа «Волна» с прямоугольными ячейками применяется
для обезвоживания мелкого концентрата. В соответствии с ТУ 14-4-717—76 сетка
изготовляется из стали марки Х18Н9Т по ГОСТ 14964—79 шириной от
800 до 1500 мм. Тканая сетка «Волна» с номером сетки 1,9X0,7 имеет следую-
щую характеристику: номинальный размер ячейки в свету по утку 1,9 мм, по
основе 0,7 мм; номинальные диаметры проволоки утка и основы 0,6 мм; живое
сечение — 40,9 %.
Применение тканой сетки «Волна» взамен щелевой сетки для обезвоживания
мелкого концентрата повышает производительность по исходному материалу
в 1,4—1,6 раза при практически одинаковых содержании твердого в подрешетных
водах и его гранулометрическом составе.
В условиях ЦОФ «Комендантская» при обезвоживании высокоабразивного
антрацитового концентрата ресурс сетки «Волна» составил 3 мес. При обезвожива-
нии менее абразивного мелкого коксующегося концентрата средний срок службы
сетки составляет 4—5 мес.
Запорожским метизным заводом в соответствии с ТУ 14-284-6—78 освоено
производство тканой сетки «Ю жанка» с прямоугольными ячейками.
Эта сетка предназначена для оборудования обезвоживающих грохотов и грохотов,
работающих на операциях по отмывке магнетита от продуктов тяжелосредн ого
обогащения, взамен щелевых колосниковых сеток (ГОСТ 9071—79). Выпускается
сетка «Южанка» в виде ткани простого переплетения с прямоугольными ячейками;
ширина сетки составляет 1000 и 1500 мм (табл. III.20).
Сетка «Южанка», изготовляемая из высоколегированной проволоки
(ГОСТ 14964—79) из стали марки Х18Н10Т (ГОСТ 5632—72), отличается от
других тканых сеток большим диаметром проволоки.
Для крепления тканых сеток названных типов на грохотах различных систем
применяются опорные рамки (рис. II 1.34). Металлическая рамка 1 изготовляется
из полосовой стали сечением 8X36 или 8X40 мм. В направлении движения мате-
риала рамкам придана выпуклость, которая обеспечивает плотное прилегание
полотна сетки к подситнику и исключает возможность подхлестывания сетки при
Таблица III.20
Характеристика сетки «Южанка»
Номер сетки
Параметр
1,4X0,4Х 1
1.5Х5Х 1,2
Размер ячеек в свету, мм:
ширина
длина
Диаметр проволоки, мм
Живое сечение, %
Масса 1 м2 сетки, кг
1,4
4
1
46,6
4,5
1,5
5
1,2
44,8
5,7
132
Рис. III.34. Конструкция опорной рамки для крепления тканых сеток «Луган-
ка» и «Волна»
знакопеременных нагрузках. Опорная часть рамки (подситник), на которую укла-
дывают сетку, образована шнурами 2 диаметром 10 мм из резины марки ИР-52.
Шнуры расположены с шагом около 50 мм и укреплены на торцах рамки петлями 3
на захватах 4, а на промежуточных опорах 5 — путем последовательного петле-
образного их обхвата с натяжением на межопорных пролетах.
Эластичные напряженные шнуры полностью исключают контакт проволочной
сетки с опорными элементами короба грохота. Поэтому в данном случае не наблю-
даются характерные для ранее применявшихся способов крепления порывы и
истирание сетки в местах ее контакта с металлическими опорными и прижимными
элементами.
По периметру рамки к металлическим планкам болтами 6 и гайками 7 кре-
пятся деревянные рейки 8 и 9. На рамку накладывается тканая сетка 10, края
которой прибиваются к деревянным рейкам. Места крепления сетки к рамке при
установке рамок на грохот накрываются прижимными элементами (планки,
брусья). Поверх сетки над промежуточными опорами рамки располагаются при-
жимные шнуры 11, концы которых в виде петли фиксируются на захватах 12,
приваренных к нижней части промежуточных опор 5. Прижимные шнуры ориенти-
рованы параллельно движению материала.
Чтобы предотвратить давление металлических полос на верхние прижимные
шнуры при установке рамок на грохоте, а также исключить попадание крупных
частиц в подрешетные воды при работе грохота, между резиновыми шнурами 11
поверх сетки к деревянным рейкам прибивают резиновую полосу 13.
Особенностями арфовидной сетки, изготовляемой из нагартованной
высокоуглеродистой проволоки II группы (ГОСТ 14964—79) в соответствии
с ТУ 14-4-909—78, являются повышенное живое сечение, продолговатая форма
ячеек и особое расположение трех пар сдвоенных проволок, придающих необходи-
мую жесткость полотну сетки. Карты арфовидной сетки устанавливаются в коробе
грохота таким образом, чтобы длинные стороны ячеек располагались поперек
движения материала.
Характеристика экспериментальных образцов арфовидной сетки
Размер ячеек сита, мм ................ 5Х 100; 6Х 120; 10Х 140
Диаметр проволоки, мм:
основы .................................. 2,2;	2,2; 3
утка..................................... 2,2;	2,5; 3,0
133
Живое сечение, %:
сетки с ячейками	6X120	мм ......................... 59,4
сетки с ячейками	10х 140 мм..................... 68,4
Размер карт, мм:
ширина.......................................... 1900
длина .......................................... 2350
Промышленные испытания экспериментальных образцов арфовидной сетки
были проведены на предприятиях ПО «Донбассантрацит» и «Донецкуголь» и пока-
зали целесообразность широкого их внедрения. По сравнению с сеткой, выпускае-
мой по ГОСТ 3306—70, применение арфовидной сетки на грохотах повышает их
удельную производительность на 25 % и обеспечивает увеличение срока службы
рабочей поверхности в 2 раза.
Основные достоинства проволочных арфовидных сит — большое живое сече-
ние и малая масса.
На грохотах, предназначенных для обезвоживания, обесшламливания,
отделения суспензии и отмывки утяжелителя, применяются щелевые ко-
лосниковообразные сетки (ГОСТ 9074—71) из высоколегирован-
ной проволоки трапециевидного сечения. Они представляют собой плоские карты
с гладкой рабочей поверхностью (рис. III.35), собранные из отдельных проволоч-
ных колосников 1. Колосники скреплены между собой соединительными шпиль-
ками 2 диаметром 8 мм, расположенными на расстоянии 80 мм друг от друга пер-
пендикулярно колосникам. Длина сетки кратна расстоянию между осями соедини-
тельных шпилек, а ширина — 50 мм. Толщина бортовых планок 3,57 мм, ширина
15—40 мм.
Проволочные колосники изготовляются из высоколегированной стали
(ГОСТ 14964—79) или латуни (ГОСТ 1066—80); бортовые планки и шпильки — из
углеродистой или высоколегированной стали. Внутри карты сетки вдоль прово-
лочных колосников могут устанавливаться дополнительные планки — такие же,
как и бортовые.
Щелевые сетки выполняют в виде жестких сварных карт с проме^Ч^Нныш!
планками. Колосники из нержавеющей стали сваривают между собой по петлям
вдоль соединительных шпилек и приваривают к поперечным окантовочным поло-
сам и продольным планкам, которые также сварены с поперечными окантовочными
полосами. Это придает жесткость всей карте.
Ресурс щелевых сеток, у которых шпильки и планки изготовлены из низко-
углеродистой стали, составляет 4—6 мес. При наличии планок и шпилек из нержа-
веющей стали, аналогичной по своим свойствам материалу колосников, ресурс
сетки увеличивается в 2—3 раза. Карты щеледой
сетки имеют те же размеры, что и рамки_с_ прово-
лочными или листовыми ситами. Это обеспечивает
взаимозаменяемость и унификацию деталей крепле-
ния просеивающей поверхности, а также возмож-
ность использования одного и того же грохота на
различных операциях грохочения. Нашли приме-
нение щелевые сетки, карты которых вогнуты попе-
рек движения ., грохотимого материала. Такие
карты более жестки, хотя трудоемкость их изгото-
вления несколько выше, чем у плоских карт. Вы-
Е5Н пуклости карт образуют пороги на пути движения
материала, что улучшает отделение воды при обез-
воживании продуктов обогащения.
Основные типы сит, применяемых для рассева
углей в зарубежной практике, по своей конструк-
ции мало отличаются от сит, выпускаемых в Со-!
ветском Союзе.	j
Однако некоторые виды зарубежных просеиваю-
щих поверхностей имеют существенные конструк-
тивные особенности.
В Швеции, Великобритании, ФРГ и других
Рис. П 1.35. Сетка щеле-
вая
странах для крупного и среднего грохочения приме-
няется гуммирование перфорированных металличе-
ских сит. Такие сита имеют ячейки размером до 200 мм,
134
Известны сита из резины, изготовляемые в ФРГ, Великобритании и Швеции.
Резиновые сита «Д у э н е р о» (Швеция) состоят из двух соединенных
вулканизацией разных по жесткости слоев резины: верхнего мягкого и нижнего
жесткого. Размеры сита IX 1,75 м, ячеек •— от 12 до 190 мм.
Принцип секционности положен в основу конструкции перфорирован-
ных сит «Р а п и д» (ФРГ). Эти сита набирают из согнутых U-образно штампо-
ванных стальных полосок. Отверстия в полосках расширяются в направлении
движения материала, что препятствует забиванию ячеек. Каскадность, обуслов-
ленная изгибом полосок, способствует хорошему разрыхлению грохотимого мате-
риала. Сита «Рапид» изготовляются с ячейками от 5 до 80 мм при толщине листа
от 1,5 до 5 мм.
Проволочные сита, применяемые за рубежом, изготовляются из проволоки
круглого, клиновидного, трапециевидного и других сечений. Проволочные
сита «Вибро» и «Ведра» (ФРГ) по своей конструкции аналогичны прово-
лочным ситам, выпускаемым по ГОСТ 3306—70 отечественными метизными заво-
дами. Сита «Вибро» предназначены для мелкого и среднего грохочения. Квадрат-
ные ячейки сит имеют размеры от 0,12 до 25 мм. Сита «Вибро-Малонг» изготовля-
ются с удлиненной ячейкой. Продолговатые отверстия этих сит имеют размеры от
0,25X0,8 до 10X20 мм. Пружинная проволока круглого профиля, из которой
изготовляются сита «Вибро», имеет диаметр от 0,06 до 3,4 мм.
Сита «Ведра» имеют квадратные ячейки и изготовляются из проволоки круг-
лого сечения с промежуточным рифлением. Помимо сит с квадратными отверстиями
производятся сита с продолговатыми ячейками «Ведра-Малонг». Ячейки сит
«Ведра-Малонг» могут быть расположены вдоль или поперек по отношению к на-
правлению движения материала. Для изготовления сит этих типов применяются
пружинная сталь, латунь, хромистая и хромоникелевая стали.
Отличительной особенностью плетеных сеток «Д о в е к с - Р»
является гладкая поверхность и жесткое соединение проволок утка и основы
в местах переплетения. Материалом для изготовления этих сит служит проволока
диаметром от 1,6 до 15 мм из пружинной или других сортов стали. Для сортировки,
влажного материала выпускаются сита «Довекс-Р» с продолговатыми ячей-
ками.
Сита «Дойр а» отличаются от сит «Довекс-Р» рифлением обеих проволок—
основы и утка (в узлах их соединения), что придает ситу жесткость и позволяет
сохранять при работе постоянный размер ячеек. Сита «Р а с т е к с» изготов-
лены из фасонной проволоки со специальным профилем высотой от 3,5 до 15 мм
и шириной верхней полки от 2,5 до 12 мм. Параллельные профили головки про-
волок и жесткое соединение проволок утка и основы способствуют увеличению
срока службы при рассеве абразивных материалов. Эти сита могут быть с квадрат-
ными или продолговатыми ячейками. Последние под названием «Растекс-Малонг»
применяются для грохочения влажного материала.
Для рассева материалов повышенной влажности производится ряд сит спе-
циальных конструкций. Эффективность рассева на них достигается в основном
благодаря самоочистке ячеек при колебаниях элементов сита относительно друг
друга.
Сита «А р ф а» имеют щелевые отверстия, образованные основой и тремя
парами поперечных проволок утка. Размер стороны ячейки вдоль основы дости-
гает 100—150 мм, вследствие чего при вибрациях грохота имеют место дополни-
тельные колебания проволок основы и очистка их от налипшего материала. Недо-
статок сит «Арфа» — засоренность подрешетного продукта вследствие прохожде-
ния сквозь сито крупных частиц плоской формы. Этот недостаток устранен
в с и т а х «С е р п а - А р ф а», которые отличаются от сит «Арфа» наличием
рифлений проволок основы в горизонтальной плоскости. Эти сита имеют ромбовид-
ные отверстия, близкие к квадратным, что обеспечивает чистоту под решетного
продукта.
Широкое распространение получили за рубежом сита «Серп а». В каче-
стве поперечных связей для закрепления продольных проволок применяются
стержни плоской формы. Ячейки имеют форму квадрата с закругленными краями
и расположены диагонально по отношению к направлению движения материала.
Гладкая с рабочей стороны поверхность сит «Серпа» предохраняет материал от
переизмельчения. Величина отверстий этих сит от 4 до 50 мм.
135
При изготовлении сит этого типа применяется проволока круглого и профи-
лированного сечения («Серпа-Н»), а также проволока прямоугольного сечения
(«Серпа-Ф»). Ширина сит 2 м, длина 5 м, средний срок службы около 3 мес. При
рассеве на этих ситах бурых углей срок службы возрастает до 1 года.
Сита «Ду о» (ФРГ) эффективно применяются для рассева влажных углей.
Эти сита набраны из расположенных в одной плоскости двух проволочных систем,
скрепленных между собой виброэлементами из резинометаллического соединения.
Каждая система состоит из двух проволок с канилировкой в горизонтальной
плоскости. Свободные колебания проволок и систем относительно друг друга
предотвращают залипание просеивающей поверхности. Сита «Дуо» имеют высокую
производительность, так как характеризуются большим живым сечением и хоро-
шей самоочисткой. Потребителям сита поставляются в окантованном виде, что
облегчает их установку на грохоте. Достаточно сильное и равномерное натяжение
полотна сита на грохоте обеспечивает надежность работы и значительный срок
службы.
Широко применяются перфорированные стальные листы с отверстиями разно-
образных размеров и форм, а также синтетические материалы взамен металли-
ческих ситовых полотен грохотов.
В ФРГ разработаны и поставляются сита «Ф о р с и п л а с т» толщиной
4—20 мм с квадратными отверстиями от 2 до 28 мм, с и т а «Л о з и пл а ст»
толщиной 20—130 мм с отверстиями от 30 до 125мм и щелевые сита
«Ш пальтофлекс»с шириной щели от 0,1 до 5 мм. Сита, изготовляемые из
полиуретана, отличаются высокой износостойкостью. Их можно устанавливать на
грохотах любых конструкций с продольным и плоским натяжением сит. Сита
выпускаются окантованными в виде готовых карт, снабженных элементами жест-
кости и арматурой для крепления. Конусность отверстий и эластичность сит
обеспечивают их хорошую самоочистку при грохочении.
Глава 2
ДРОБЛЕНИЕ И ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ УГЛЕЙ
§ 1. Основные понятия
Дробление — процесс разрушения кусков под действием внешних сил
для получения продукта заданной крупности.
Операции дробления и измельчения условно различают по
крупности готового продукта. В результате дробления получают продукт, круп-
ность которого превышает 3—6 мм, а в результате измельчения — продукт мельче
3—6 мм.
При добыче, подготовке к обогащению и обогащении углей в основном приме-
няют дробление; при подготовке к использованию и при использовании углей —
измельчение.
В зависимости от характера потребления углей и способов их переработки
дробление и измельчение могут быть самостоятельными (окончательными) и
подготовительными операциями.
Продуктами окончательного дробления на углеобогатительных и брикетных
фабриках являются некоторые товарные сорта, шихта для коксования и брикети-
рования; продуктами окончательного измельчения — шихта для брикетирования,
угли для сжигания в пылевидном состоянии и пробы углей для анализов различ-
ного вида. Подготовительное дробление применяется для подготовки углей к раз-
личным операциям обогащения.
Степень дробления (измельчения) — отношение размеров кусков
исходного материала D к размеру кусков продукта дробления (измельчения) d
I = D ]d.
136
В некоторых случаях степень дробления определяется как соотношение раз-
меров максимальных по крупности кусков материала до и после дробления
i -- D max Id max-
Наиболее распространенным показателем степени дробления является отношение
средневзвешенных диаметров исходного Dcp и дробленого JCD продуктов:
i = Z)Cp/dCp —	уР I ( У 1
где у и ух — выходы отдельных классов исходного и дробленого продуктов, %.
В качестве размерной характеристики крупности материала наряду с диа-
метрами отдельных частиц и средневзвешенными диаметрами как всего исходного
материала и продукта дробления (измельчения), так и отдельных, входящих в их
состав классов (см. раздел III гл. 1) при дроблении и измельчении широко приме-
няется такой показатель, как удельная поверхность материала.
Удельная поверхность сыпучего материала определяется по формуле
ЗуД “ 6/(6JC,p),
где 6 — плотность материала; dcp — средний диаметр кусков;
dcp = £у/2(т/^),
где у — массовый выход узкого класса крупности; d — средний диаметр узкого
класса крупности.
Число стадий дробления (измельчения) определяется начальной и
конечной крупностью материала. На углеобогатительных предприятиях применя-
ется дробление (измельчение) в открытом цикле, при котором материал проходит
через дробилку или мельницу только один раз. В случае многостадиального дроб-
ления (измельчения) общая степень дробления (измельчения) определяется как
произведение степеней дробления в отдельных стадиях:
( —	•• ,lri’
Дробление углей различают крупное (до 100—200 мм), среднее
(25—80 мм), мелкое (3—10 мм), а измельчение грубое (до 0,5 мм) и тонкое
«0,5 мм).
При крупном и среднем дроблении углей степень дробления принимается
равной от 3 до 8, при мелком от 10 до 30, при тонком измельчении от 25 до 60.
Степень дробления промпродукта перед его переобогащением зависит от размеров
вкрапленности породы в угле. На фабриках с гидравлическим методом обогащения
рядовой уголь дробят до 100 (150 мм), с пневматическим — до 50—75 мм. На сорти-
ровках, где дробление является самостоятельной операцией, крупные куски углей
и антрацита дробят до крупности 100 мм. Угольные концентраты перед подготов-
кой к коксованию измельчают до крупности <СЗ мм, а угли для сжигания в пыле-
видном состоянии — до крупности менее 0,1—0,2 мм.
Уголь по прочности относится к категории особо мягких (слабых) пород,
коэффициент крепости которых по шкале М. М. Протодьяконов а
составляет 2—5.
Работа, затрачиваемая на дробление (измельчение), пропорциональна вновь
образованной поверхности кусков (частиц) дробленого продукта:
А = /(AS,
где /С — коэффициент пропорциональности; о; о — временное сопротивле-
ние сжатию (Н*м)/м2; AS — площадь вновь образованной поверхности, м2.
В соответствии с законом дробления Кика—Кирпичева работа дробле-
ния пропорциональна объему деформируемых кусков:
А =	= KhP\
где Kk — коэффициент пропорциональности (Н*м)/м3; V — объем куска, м3;
D — характерный размер куска, м.
137
Зависимость между работой дробления (измельчения) и площадью вновь обра-
зованной поверхности частиц дробленого продукта выражена соотношением
где Ап — работа, затрачиваемая на дробление (измельчение) куска при степени
дробления (измельчения) /п; Л m —работа, затрачиваемая на дробление того же
куска при степени дробления (измельчения) im.
Зависимость между работой дробления и объемом деформируемых кусков
имеет вид
AnlAm ~ VnlV-m*
где V — объем деформируемых кусков.
Для однородных по составу углей
Ап! Ат ~ ^п/^т»
где G — масса деформируемых кусков.
Приближенно работа дробления куска объемом V может быть определена
по формуле
А = 0,5а2У/Е,
где о —• временное сопротивление сжатию, Па (для каменных углей о составляет
7—14 МПа, для антрацитов — 25—30 МПа); Е — модуль упругости, Па.
При определении работы дробления углей в формулу вводят поправочный
коэффициент 1,08
А = l,08(T2W(2£)
(для каменных углей Е составляет 670—3200 МПа, для антрацитов — 700 МПа).
Энергоемкость дробления (удельный расход электроэнергии
на дробление 1 т угля) вычисляют по формуле
Ел = N/Q,
где М — мощность, потребляемая электродвигателем дробилки, кВт; Q — про-
изводительность дробилки, т/ч.
§ 2. Конструкции отечественных дробилок
При дроблении углей наиболее часто применяются такие способы разрушения,
как раздавливание, раскалывание, излом и удар, а при измельчении — истирание
и удар.
Дробление углей осуществляется в механических дробилках, измельчение —
в механических барабанах с мелющими телами.
Выбор конструктивного вида дробилки и ее типоразмера определяется
прочностью и крупностью дробимого материала, требуемыми производительностью
и гранулометрическим составом дробленого продукта.
В отечественной практике для крупного дробления углей в основном приме-
няют дробилки щековые, валковые с зубчатыми валками, молотковые и роторные;
известны случаи использования для этой цели конусных дробилок.
Щековые дробилки. На угольных и сланцевых разрезах для дробле-
ния горной массы применяют щековые дробилки с простым движением щеки
ЩДП (ГОСТ 7084—80, ) (рис. Ш.36, табл. 111.21). Дробящими орга-
нами являются неподвижная щека, закрепленная в корпусе, и подвижная
щека, подвешенная на оси и совершающая вокруг нее качания. В некоторых
конструкциях щековых дробилок подвижная щека подвешена на эксцентриковом
валу, при помощи которого она приводится в движение.
Степень дробления в щековых дробилках составляет от 4 до 6. При выборе
щековой дробилки необходимо, чтобы ширина ее загрузочного отверстия была па
10—15 % больше размера наибольших кусков в питании.
Фактическая производительность дробилок может быть подсчитана по фор-
муле
Q = Qnp/pn,
138
Рис. III.36. Щековая дробилка:
1 — неподвижная щека; 2 — подвижная щека; 3 — ось подвижной щеки; 4 — вал
с эксцентриком; 5 — маховик; 6 — шатун; 7,8 — распорные плиты; 9 — тяга
Таблица III.21
Технические характеристики щековых дробилок ЩДП
с простым движением щеки (ГОСТ 7084—80)
Параметры
Производительность, м3/ч, не менее
Наибольший размер кусков исходного
материала, мм
Размеры приемного отверстия, мм:
ширина
длина
Ширина выходной щели, мм
Диапазон регулирования, мм, не менее
Ход щеки, мм
Число ходов подвижной щеки, мин
Угол захвата, градус
Мощность электродвигателя, кВт
Габаритные размеры, мм, не более:
длина
ширина
высота
Масса (без электродвигателя), т
Изготовитель —
160	280	450	750
750	1000	1200	1 700
900
1200
130
±35
30
210 (170)
22
100
5300
6000
4000
69
1200
1500
150
±40
32
150
24
160
6400
6800
5000
140
Волжский завод
1500
2100
180
±45
44
125 (100)
23
250
7500
7000
6000
245
цементного
2 100
2 500
250
±50
53
500
10 500
8 000
9 000
470
машино-
строения «Волгоцеммаш» (г. Тольятти)
139
Рис. III.37. Кинематическая схема
привода дробилки ДДЗ
Рис. III.38. Двухвалковая зубчатая
дробилка ДД36
где Qn — производительность дробилки по каталогу, т/ч; р — плотность дроби-
мого материала, кг/м3; рп — плотность материала по каталогу (рЛ = 2650 кг/м3).
С достаточной точностью производительность может быть определена по
эмпирической формуле
Q = 0,15upndbS,
где ц — коэффициент разрыхления (0,25—0,7); р — плотность материала, кг/м3;
л — число качаний щеки, мин"1; d — средний размер куска дробленого продукта,
м; b —• длина рабочей камеры, м; S — ход щеки, м.
Для выбора мощности электродвигателей (кВт) щековых дробилок пользу-
ются формулой
W = o2nb (D2 — d2)/(l 720 000£),
где о — временное сопротивление сжатию угля, Па; л — частота вращения эксцен-
трикового вала, мин"1; b, d — длина и ширина разгрузочного отверстия, см;
D — ширина загрузочного отверстия, см; Е — модуль упругости угля, Па.
Мощность электродвигателей щековых дробилок можно определить также по
эмпирической формуле
М = CLB,
где L, В — длина и ширина приемного отверстия дробилки, м; С — коэффициент,
значение которого зависит от размеров приемного отверстия; С = 1,7 — для
дробилок с загрузочным отверстием размером менее 250X400 мм; С — 1 —для
дробилок с загрузочным отверстием от 250X400 до 900X 1200 мм; С — 0,83 —
для дробилок с загрузочным отверстием 900Х 1200 и более.
Валковые дробилки. Для крупного и среднего дробления рядовых
углей, антрацита и горючих сланцев с примесями крупнокусковой породы с коэф-
фициентом крепости до 4 по шкале М. М. Протодьяконова большое распростране-
ние получили дробилки двухвалковые зубчатые ДДЗ.
Принципиальная кинематическая схема дробилок типа ДДЗ показана на
рис. III.37, а общий вид дробилки ДД36 — на рис. III.38.
Привод дробилки (см. рис. III.37 и рис. III.38) осуществляется от электро-
двигателя 1 через клиноременную передачу 2. На одном конце приводного вала 4
находится шариковая муфта 3 предельного момента, которая сглаживает и огра-
ничивает нагрузку при попадании между валками крупных недробимых предме-
140

Параметры
Таблица 111.22
Технические характеристики валково-зубчатых дробилок ДДЗ
Производительность, т/ч
Крупность загружаемого материа-
ла, мм, не более
Крупность дробленого продукта,
мм
Диаметр валков, мм
Длина валков, мм
Частота вращения валков, мин"1
Крепость дробимого материала (по
шкале М. М. Протодьяконова), не
более
Мощность электродвигателя, кВт,
не более
Ход подвижного валка, мм
Величина регулирования щели ме-
жду валками, мм, не более
Габаритные размеры, мм, не более:
длина
ширина
высота
ДДЗ 4
«Кальмиус-4»
ДД36
«Кальмиус-6»
ДДЗ ю
«Кальмиус-10»
ДДЗ 16
«Кальмиус-16»
ДДЗЭ15Х12
ддгю
20—100
100X200X300
0—25; 0—50;
0—75; 0—100;
0—125
400
500
60
4
13
150
105
2600
2500
925
Масса (без комплектующего обо- 4,3
рудования)
Изготовитель — Ясиноватский машиностроительный
* В зависимости от профиля зубьев.
60— 150
400X500X600
0—50; 0—75;
0—100; 0—125;
0—150
630
830
50
4
125_525
400X600X1000
0—100; 0—125;
0—150; 0—200;
0—250; 0—300
1000
1250
35
6
650—1000
1200Х300Х
Х1300
0—200;
0—300
1600
2000
41
8
150
90; 150 *
0—100;
0—70 *
1500
1200
40
6
20	40	250	2X55
200	300	400	100
150	240	400	Не регу- лируется
3520	5000	7465	6250
3270	4375	7985	4360
1235	1750	2607	2060
9,9	23,5	107,6	31,4
завод, Донецкая	обл.		
125 525
400X600X1000
0—100
юоо
1250
50
8—10
40
300
240
275
тов. Вращение неподвижному 12 и подвижному 11 зубчатым валкам передается от
приводного вала через редуктор 7 посредством шестерен 5, 6, 8 и 9. При попадании
недробимого предмета подвижный валок 11, связанный прижимным и пневмо-
гидравлическим амортизирующим устройством 10, отходит назад на 300—450 мм,
пропуская недробимый предмет, а затем возвращается в исходное положение.
Наиболее совершенной конструкцией дробилок этого типа является дробилка
ДД316. Наличие в ней пружинного амортизатора позволяет при малых габаритах
дробилки обеспечить широкую регулировку разгрузочного отверстия и больший
отход подвижного валка (до 450 мм). Зубчатая передача с плавающей шестерней
обеспечивает синхронность вращения валков при большом ходе подвижного валка,
а шариковая предохранительная муфта и электрическая предохранительная си-
стема позволяют сгладить пики и ограничить нагрузки при аварийных режимах.
Зубчатая передача дробилки ДД316 работает в масляной ванне с герметичным
корпусом, что увеличивает срок службы зубчатых пар и уменьшает шум во время
работы. Корпус дробилки выполнен пыленепроницаемым и для увеличения
долговечности футерован плитами.
В зависимости от места расположения привода дробилки выпускаются левого
и правого исполнения.
Исходный материал захватывается вращающимися навстречу друг другу
двумя валками с зубчатыми бандажами, выполненными в виде сегментов, и раска-
лывается зубьями. Крупность дробленого продукта регулируется установкой
соответствующих сегментов с зубьями и изменением зазора между валками от 50
до 150 мм с помощью подвижного валка, соединенного с амортизирующим устрой-
ством. Дробилки могут принимать куски размером 0,4D, гдсЛ — диаметр валков.
Степень дробления материала в этих дробилках составляет от 4 до 6.
Ориентировочную производительность (т/ч) дробилки ДДЗ рассчитывают
по формуле
Q = ЗбООЛ/щлб,
где L — длина валков, м; b — ширина зазора между валками в разомкнутом со-
стоянии, м; v — окружная скорость вращения валков, м/с;
v = лЛ/г/бО;
D —диаметр валка, м; п — частота вращения валков, мин-1; ц — коэффициент
разрыхления (для углей р — 0,15-:-0,27); 5- насыпная плотность, т/м5 (для
углей 6 ж 0,8 т/м3).
Окружная скорость вращения валков обратно пропорциональна твердости
и крупности дробимого материала. Мощность электродвигателя (кВт) для дроби-
лок ДДЗ, работающих на углях, пропорциональна длине валков и окружной
скорости их вращения. Мощность рассчитывают г:о формуле
N 0,95LDn.
Технические характеристики дробилок ДДЗ даны в табл. III.22. Для дробле-
ния горной массы с коэффициентом крепости 8 — 10 (по М. М. Протодьяконову)
разработана и выпускается дробилка ДДГ10 (см. табл. III.22).
Основным достоинством дроби пок ДДЗ являются простота конструкции,
удобство обслуживания и ремонта, сравнительно небольшой выход мелочи в дроб-
леном продукте, низкий удельный расход электроэнергии.
Для дробления сланца и горной массы ПО «Эстонсланец» изготовляются двух-
валковые зубчатые дробилки типа ДЗС, отличающиеся от зубчатых дробилок
вышеуказанных типов большей прочностью и конструкцией валков. Ведомый
валок, в отличие от валка дробилок ДДЗ, вращается в жестко установленных
на раме подшипниках. Каждый валок состоит из двух шестигранных ступиц,
к которым болтами прикреплены шесть сегментов. Для исключения возможности
отрыва сегментов болты предохраняются крюками, заходящими в специальные
пазы в ступицах.
Техническая характеристика дробилки ДЗС
Производительность, т/ч .................................... 250
Крупность дробленого продукта, мм..........................100	— 125
Максимальная крупность загружаемого материала, мм ....	500
142
Размеры валка, мм:
диаметр ................................................ 900
длина .................................................. 1200
Частота вращения валков, мин-1 .............................. 36
Мощность электродвигателя, кВт .............................. 46
Габаритные размеры, мм:
длина .................................................. 4000
ширина ................................................. 2940
высота................................................. 1500
Масса (без электродвигателя), т.............................. 11
Для дробления горючих сланцев на Эстонской ГРЭС установлена дробилка
ДДЗ 16. При зазоре между валками 200 мм и при максимальном размере кусков
исходного и дробленого продуктов соответственно 1300 и 320 мм производитель-
ность дробилки составила 1000 т/ч при удельной энергоемкости 0,32 (кВт-ч)/т.
Г ранулометрический состав дробления сланцев в дробилке ДДЗ 16 следующий.
Класс, мм
>1200
900—1200
550—900
350 — 550
Выход продукта, %
исходного дробленого
2	—
4	—
12	—
25	—
Класс, мм
250-350
150—250
0—150
Выход продукта, %
исходного дробленого
21	10
16	40
20	50
Наряду с двухвалковыми зубчатыми дробилками ДДЗ «Кальмиус» освоен
выпуск дробилок ДДЗЭ.
Валково-зубчатая дробилка ДДЗЭ15Х12 так же, как и дробилка ДЗС,
в отличие от дробилок ДДЗ, имеет индивидуальный привод каждого валка. Валки
с редуктором и электродвигателем соединены карданной передачей и снабжены
зубьями различного профиля. Для крупного дробления каменного угля на элек-
тростанциях применяют двухвалковые дискозубчатые дробилки (табл. III.23).
Таблица III.23
Технические характеристики дискозубчатых дробилок ДДЗ
Параметры	ДД3500-6	ДД31200Х 1000	ДД31250Х1800
Производительность, т/ч	300	700	1200
Максимальная крупность загру- жаемого материала, мм	500	900	900
Крупность дробленого продукта, мм Размеры валков, мм:	До 150	До 250	До 250
диаметр (по выступам зубьев)	500	1250	1250
длина Частота вращения валков, мин”1:	1100	1000	1800
ведущего	235	200	200
ведомого	117,5	170	170
Мощность электродвигателя, кВт	34	30X2	55X2
Частота вращения, мин"1 Габаритные размеры, мм:	975	735	735
длина	2434	4400	5720
ширина	1375-	2800	2800
высота	1215	1600	1600
Масса дробилки без электродвига- теля, т	4,5	13,5	18,5
Изготовители —	Литейно-	Машиностроительный завод	
	механи- ческий завод, г. Те- миртау	«Строммашина»	, г. Кострома
143
У этих дробилок в средней части квадратного вала
каждого валка насажены шесть разъемных дисков
с длинными клювообразными и короткими зубьями
(рис. Ш.39), а привод дробилки оборудован ре-
ле РМН-7011, предназначенным для отключения
электродвигателей в случае срезания предохрани-
тельного штифта на одном из шкивов или при
неожиданном снижении скорости вращения ротора
электродвигателя.
Дробящее действие дробилок ДДЗ — раска-
лывание при небольшом истирании. Однократность
прохождения дробимого материала между валками
Рис. III.39. Форма зубьев
и способ их крепления в
дробилке ДД3500-6
обусловливает малый выход мелочи в дробленом
продукте, причем выход класса меньше 1 мм после
дробления не превышает 7—9 %.
Для крупного дробления
среднего и мелкого дробления
горной массы,
углей и пром-
продукта, подготовки шихты к коксованию на углеобогатительных фабри-
ках и коксохимических заводах применяют дробилки ударного действия —
молотковые и роторные. Дробящими элементами этих дробилок
в основном являются вращающиеся билы. Вмо лотковых дробилках
билы, называемые молотками, шарнирно закреплены на дисках вращающегося
ротора, а в роторных^—жестко.
При переработке углей применяют однороторные молотковые дробилки
с реверсивным и с нереверсивным ротором (табл. III.24). Однороторные молотко-
вые дробилки в большинстве случаев оборудованы колосниковыми решетками для
Таблица III.24
Технические характеристики однороторных молотковых дробилок
(ГОСТ 7090—72)
Параметры
Производительность, т/ч
Наибольшая крупность загру-
жаемого материала, мм
Крупность дробленого продук-
та, мм
Размеры ротора, мм:
диаметр
ширина
Частота вращения ротора, мин"1
Мощность электродвигателя,
кВт
Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота
Масса, т
Изготовители —
М-6-4Б
(СМД-112)
М-8-6Б
(СМ-431)
М-13-16В	М-20-30Г
(СМД-12)	(СМД-98А)
12—15	18-24	200	850—1000
150	250	400	400
0—30	0—13	0—10	0—15
600	800	1300	2000
400	600	1600	3000
1250	1000	735	490
17	55	250	1250
1100
1031
1150
1,37
Ухоловский
1350
1255
1230
2,24
завод
Рязан-
«Стр омм а ш и н а»,
г. Ухолово,
ская обл.
2400
2800
1900
16
Выксун-
ский за-
вод дро-
бильно-
7980
3800
3100
53,5
«Волгоцем
маш»
размоль-
ного обо-
рудова-
ния Горь-
ковская
обл.
144
Рис. 111.40. Нереверсивная молотковая дробилка

Рис. III.41. Реверсивная молотковая дробилка
контроля крупности готового продукта, однако имеются самоочищающиеся дро-
билки, у которых колосниковые решетки заменены подвижными отбойными пли-
тами конвейерного типа. В нереверсивных молотковых дробилках (рис. III.40)
загрузочное отверстие находится в боковой части корпуса, в реверсивных —
сверху (рис. III.41).
Привод дробилки (см. рис. III.41) осуществляется через ременную передачу
или через упругую муфту непосредственно от электродвигателя. Корпус дробилки
1 изготавливают разъемным и футеруют стальными броневыми плитами 2. Ротор
дробилки представляет собой вал 6 с набором чередующихся шайб и дисков <3,
на которых шарнирно укреплены молотки 5. Ротор подвергается тщательной
146
балансировке. Колосниковая решетка 4 из трапециевидных колосников выполня-
ется съемной и подвижной, что позволяет регулировать с помощью специального
приспособления зазор между внутренней поверхностью решетки и внешней окруж-
ностью вращения молотков. Зазор зависит от крупности дробления. При крупном
дроблении зазор должен быть в 1,5—2 раза, а при мелком в 3—5 раз больше
диаметра кусков дробленого продукта.
Форма и масса молотков выбираются в зависимости от свойств дробимого
материала и требуемой крупности дробления. Для дробления углей наряду с мо-
лотками колосникового типа применяются также молотки скобообразной формы.
Молотки выпускают массой от 1 до 135 кг. При дроблении крупного материала
применяют меньшее число молотков большой массы.
С уменьшением крупности исходного материала число молотков возрастает,
а масса их соответственно уменьшается. Гранулометрический состав дробленого
продукта зависит от степени износа молотков. Чем больше износ, тем меньше
степень дробления и, следовательно, больше классов в дробленом продукте.
Дробящий эффект (Н’М) молотков зависит от их кинетической энергии
Е = 0,5Gu2/g,
где G — вес молотка, Н; v — окружная скорость молотков, м/с; g — ускорение
свободного падения, м/с2.
Производительность (т/ч) ударных (молотковых и роторных) дробилок опре-
деляют по формуле
Q KLD2n?/[3 600 (i — 1)],
где К — коэффициент, зависящий от конструкции дробилки и твердости дроби-
мого материала (для углей 0,12—0,22; меньший предел—для бурых углей,
больший—для антрацитов); L—длина ротора, м; D—диаметр наружной
окружности вращения молотков, м; п — частота вращения ротора, мин-*; i —
степень измельчения.
Производительность молотковых дробилок значительно снижается при дроб-
лении влажных углей, соответственно увеличивается расход электроэнергии.
Влажные угли часто дробят при снятой колосниковой решетке. Молотковые дро-
билки характеризуют наружным диаметром ротора (с молотками) и его длиной.
Степень дробления в этих дробилках составляет до 15. Мощность двигателя рас-
считывают по формуле
М = 0,15Ln.
Наибольшее применение реверсивные молотковые дробилки находят в цехах
углеподготовки коксохимических заводов для окончательного дробления обога-
щенной шихты. Изготовляются они Ново-Краматорским машиностроительным
заводом и Электростальским ордена Ленина заводом тяжелого машиностроения.
Сызранский турбостроительный завод выпускает молотковые дробилки
ДМРЭ 10X10, ДМРИЭ14,5Х13 и ДМ 1500X 1500-1000.
Техническая характеристика дробилки ДМ 1500X 1500-1000
Дробимый материал.....................................
Производительность, т/ч...............................
Крупность, мм:
дробимого материала ..................................
дробленого продукта ..............................
Содержание класса 0- 3 мм в дробленом продукте, %
Диаметр ротора, мм....................................
Частота вращения ротора, мин'1........................
Число молотков........................................
Масса молотка, кг.....................................
Мощность электродвигателя, кВт........................
Габаритные размеры, мм:
ширина ...............................................
высота ...........................................
длина ............................................
Масса, т .............................................
Твердый уголь марки Г,
мягкий уголь марок К и Ж
До 500
До 120
Менее 3
90
1500
1000
63
20,2
800
3416
2500
5360
23,5
Роторные дробилки ударно-отражательного действия широко
применяются в отечественной и зарубежной практике для дробления материалов
прочностью до 150 МПа и крупностью до 1000 мм.
147
6
7
Рис. III.42. Роторная дробилка ДРК 16X12
Основным рабочим органом дробилок является массивный широкий ротор
с жестко закрепленными на нем дробящими элементами (билами). Дробление
материала происходит путем удара материала о била, футеровочные устройства
(стержни, плиты, колосники и др.) и кусков друг о друга.
Роторные дробилки выпускают двух типов: ДРК — для крупного дробления
и ДPC для среднего и мелкого дробления (табл. Ш.25). Дробилка ДРК 16X12
(рис. III.42) состоит из ротора 2, посаженного на вал бил /, корпуса 4, Длина
бил равна длине ротора. Билы изготавливают из высокопрочной стали, их рабочие
кромки наплавляют электродами из твердого сплава. В корпусе дробилки над
ротором подвешены отражательные плиты 5. Плиты опираются на пружинно-
регулировочные устройства 6, позволяющие регулировать размер выходной щели,
а также пропускать недробимые предметы при попадании их в камеру дробления.
Для удобства’ремонта, быстрой смены бил и футеровок верхнюю часть кор-
пуса дробилки выполняют разъемной и откатываемой по рельсам специальным
механизмом 7. В корпусе дробилки предусмотрены люки для осмотра и выполне-
ния мелкого ремонта. Камера дробления герметизирована путем уплотнения всех
соединений корпуса и люков. Электродвигатель соединен с ротором клиноремен-
ной передачей, частоту вращения ротора можно изменять путем замены шкивов.
Дробилки ДРС аналогичны по конструкции дробилкам ДРК. Отличаются они
установкой трех отражательных плит. Важнейшими параметрами, определяю-
щими производительность и крупность дробления роторных дробилок, являются
размеры ротора.
В соответствии с ГОСТ 12375—70 у роторных дробилок крупного дробления
диаметр ротора Г)р должен быть в 1,7—2 раза больше диаметра максимального
куска £)м, а соотношение длины ротора с его диаметром должно составлять 0,8.
Для роторных дробилок среднего и мелкого дробления по ГОСТ 12376—71 £>р =
= 3,3£>м, a LlD^ 1.
Ориентировочно объемная производительность роторных дробилок крупного
дробления может быть определена по формулам
Comax -47K(DpL)1^;
Со min - 22ЯГ (£) рЛ)1 •3;
где Со max и Со min—предельные значения объемной производительности, м3/ч;
К — коэффициент, учитывающий конструктивные особенности дробилок (К —
= 0,64-1,4).
148
Таблица III.25
Технические характеристики роторных дробилок для крупного, среднего и мелкого дробления
Параметры
ДРК 8X6
(СМД-85)
ДРК 12X10
(СМД-86)
ДРК 16X12
(СМД-95)
ДРК 20х 16
(СМД-87)
ДРС 20X 16
(СМА-87)
ДРС 12X12
(СМД-75)
Производительность, м3/ч
Наибольшая крупность загружаемого материала,
мм
55
400
Окружная скорость бил ротора, м/с
Зазор, мм:
между билами и передней плитой
между билами и задней плитой
Размеры ротора, мм:
диаметр
длина
Мощность электродвигателя, кВт
Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота
Масса, т
Изготовители —
(20; 26,5;
35
16—160
16—100
800
630
40
2500
1700
2150
6
125
600
20; 26,5;
35
25—250
25— 150
1250
1000
ПО
3200
2350
2800
15
200
800
20; 26,5;
35
32—320
32—200
1600
1250
160
4200
2900
3500
30
Выксунский завод ДРО
370
1100
20; 26,5;
35
40—400
40—250
2000
1600
250
5600
3600
4400
68
200	125
375	300
20; 24; 28,8;
34,6; 41,5;
50
20—250
20—185;
20— 100
1250
1250
200
3400
3200
2800
18
«Волге--
цеммаш»
16—200
16—150;
16—80
1000
1000
132
ш
2800
2100
10
Выксунский
завод
ДРО
Для дробления углей, промпродукта и породы в шахтах применяют отбойные
центробежные дробилки ОЦД.
Дробилка ОЦД50С (рис. 111.43) не имеет колосниковой решетки, длина молот-
ков равна длине ротора. Молотки изготовляются из стали марки 45, а рабочие
кромки наплавляются электродами из твердого сплава Т-620. Отбойные плиты
крепятся к корпусу дробилки амортизаторами, работающими на сжатие. В загру-
зочной части дробилки подвешиваются цепи, которые служат для обеспечения
равномерной загрузки и предотвращения выбрасывания дробимого материала.
Рис. Ш.43. Отбойная центробежная дробилка ОЦД50С:
/ — ротор с жестко закрепленными молотками (билами); 2,3 — корпус, разделенный на
две части; 4 — цепь; 5 — отбойные плиты; 6 — амортизаторы
Технические характеристики отбойных центробежных дробилок ОЦД
ОЦД50	ОЦДЮО
Производительность, т/ч ........................... 50
Максимальная крупность загружаемого материала, мм 350
Размер дробленого продукта, мм .................... 0 -80
Размеры загрузочного отверстия, мм:
ширина	......................................... 500
длина............................................... 620
Размеры ротора, мм:
диаметр	по	выступам бил........................... 600
длина рабочая....................................... 590
Частота вращения ротора, мин"1 .................... 600; 1200
Число бил................................................ 3
Окружная скорость бил, м/с ........................ 18,8; 37,7
Мощность электродвигателя, кВт.......................... 40
Частота вращения, мин"1................................ 1485
Габаритные размеры, мм;
длина................................................. 1870
ширина ........................................ 1525
высота....................................... .	1545
Масса дробилки без	электродвигателя, т ......... 3,09
Изготовитель • Ясиноватский машиностроительный завод, Донецкая
100
500
0-80
665
900
800
855
292; 370; 486
4
12,2; 15,5; 20,3
75
990
2325
2015
1925
6,92
обл.
150
Рис. Ш.44. Конусная дробилка:
а, б — различные положения дробящего конуса; в — общий вид конуса; /, 4, 5 —' кор-
пус дробилки; 2 — вертикальный вал; 3 — футеровочные плиты корпуса; 6 — эксцен-
трик; 7, 8 — конические шестерни; 9 — приводной вал; 10 — шкив; 11 — подшипник;
12 — втулка; 13 — дробящий конус
Конусные дробилки (рис. Ш.44) в угольной промышленности
применяют для дробления горной массы. В соответствии с ГОСТ 6937—81 оте-
чественной промышленностью освоен выпуск типоразмерного ряда конусных
дробилок. Для крупного дробления изготавливаются конусные дробилки ККД
и дробилки редукционного дробления КРД, для среднего и мелкого дробления —
дробилки КСД и КМД двух исполнений (Гр — грубого и Т — тонкого дробления)
(табл. III.26 и III.27).
Рабочими органами конусной дробилки являются неподвижный конус,
облицованный футеровочными плитами, и расположенный внутри него подвиж-
ный дробящий конус, сидящий на вертикальном валу. Верхний конец вала шар-
нирно подвешен на крестовине, а нижний помещен в эксцентрик, вращающийся
во втулке.
Ось вала при движении описывает коническую поверхность, а дробящий конус
совершает круговые движения, последовательно приближаясь и удаляясь от
внутренней поверхности неподвижного конуса. Размер разгрузочного отверстия
регулируется перемещением точки подвеса дробящего конуса.
Выпуск конусных дробилок КСД-бООГр и КСД-900Т, помимо Уралмашзавода,
освоен также Костромским заводом «Строммашина» и Выксунским заводом
ДРО, где изготавливают дробилку СМ-560А для разрушения высокопрочных
горных пород.
Производительность конусных дробилок определяют по формуле
Q 0,34p,pDHdTp/(tg + tg а2),
а мощность электродвигателя по формуле
N =	(D2 ~~ d2)/(550 000£),
151
Таблица II 1.26
Технические характеристики конусных дробилок ККД и КРД
для крупного дробления
Производительность(при
дроблении материала
средней прочности), м3/ч
Максимальная крупность
загружаемого материа-
ла, мм
Ширина, мм:
загрузочного отвер-
стия
разгрузочного отвер-
стия
Диаметр основания дро-
бящего конуса, мм
Число качаний дробя-
щего конуса, мин-1
Число электродвигате-
лей
Мощность электродви-
гателя, кВт
Частота вращения, мин-1
Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота (от фундамента)
Масса дробилки без элек-
трооборудования, т
Изготовитель —
150	320	560	1 150	2 300	550
400	750	1 000	1 200	1 200	750
500	900	1 200	1 500	1 500	900
75	160	150	180	300	100
1220	1636	1 900	2 520	3 200	2 340
160	125	100	80	82	НО
1	1	2	2		1
125	250	200X2	320X2	400X2	400
740	735	590	590	590	590
3330	6940	12 070	13 410	14 920	11 675
2450	3940	4 640	5 894	6 150	5 000
3540	5440	6 545	7 600	8 280	7 290
38,5	134,6	228,2	393	610,9	278,3
Уралмашзавод, г. Свердловск
где ц — коэффициент разрыхления углей, равный 0,25—0,5; р — плотность
углей, кг/м3; DH — диаметр нижнего основания дробящего конуса, см; D, d —
соответственно ширина загрузочного и разгрузочного отверстия, см; т] — эксцен-
триситет дробящего конуса, см; п — частота вращения эксцентрика, мин’1;
«1, а2 — углы наклона неподвижного и дробящего конусов, градус; ст — временное
сопротивление углей сжатию, Па; Е — модуль упругости углей, Па.
Дробилка КДМК-4 (рис. III.45) применяется на гидрошахтах для
дробления крупных углей перед углесосами, а также для дробления породы при
гидротранспорте и гидрозакладке. Рабочими органами дробилки служат подвиж-
ный конус и неподвижное дробильное кольцо. Дробильный конус состоит из
верхнего и нижнего конусов, жестко насаженных на вертикальный вал, вращаю-
щийся в конических роликоподшиниках. На поверхности обоих конусов имеются
рабочие ребра, наплавленные твердым сплавом, а в нижнем конусе — отверстия
для ускорения выхода мелких классов из зоны дробления. На верхнем конце вала
посажен'шкив, который приводится во вращение от привода. Загрузка угля
в дробилку осуществляется через приемное окно кожуха треноги. Разрушение
самых крупных кусков происходит в верхней зоне при помощи дробящих ребер
верхнего конуса. Меньшие куски проталкиваются наклонными плоскостями ребер
в среднюю зону дробления. В средней зоне материал подвергается разрушению и
одновременно проталкивается в нижнюю зону дробления, где куски разрушаются
аналогичным образом до заданной крупности.
152
Т а б л и ц~а Ш.27
Технические характеристики конусных дробилок КСД и КМД
для среднего и мелкого дробления
Параметр
Производительность (при
дроблении материала сред-
ней твердости в открытом
цикле), м3/ч
Максимальная крупность
загружаемого материала, мм
Ширина загрузочного от-
верстия, мм
Диапазон регулирования
разгрузочного отверстия
в фазе сближения профи-
лей, мм
Диаметр основания дробя-
щего конуса, мм
Число качаний дробящего
конуса, мин-1
Мощность электродвигате-
ля, кВт
Частота вращения, мин-1
Масса дробилки с системой
смазки (без электрооборудо-
вания и смазочной стан-
ции), т
Расход подаваемого в ма-
шину масла в циркуляцион-
ной системе смазки, л/мин
Изготовитель —
160—300 120—340 340—580 40—120 75—220
215	250	300	85	100
250	275	350	100	130
25—60	10—30	30—60	5—15	5-15
1750	2200	2200	1750	2200
245	242	242	260	242
160	250	250	160	250
735	490	490	735	490
53	53	98	53	98
70	125	125	70	125
	Уралмаша	авод, г. С	«вердловск	
Процесс дробления материала происходит непрерывно по всему рабочему
пространству, образованному дробящей парой. Производительность дробилки
130—150 т/ч, размер загрузочного отверстия 370X700 мм, крупность дробленого
материала 0—80 мм, габаритные размеры, мм: длина — 2470; ширина — 1440;
высота 1440. Масса 3 т.
Барабанные грохоты- дробилки предназначены для механи-
зации на шахтах и обогатительных фабриках процесса удаления из горной массы
крупнокусковой породы и посторонних предметов. Принцип действия дробилки
основан на использовании эффекта избирательного дробления, который достаточно
высок для углей и породы, т. е. при свободном падении и ударе о решета дробилки
угли разрушаются и просеиваются через отверстия сита, а недробящиеся предметы
и твердые куски породы размером больше отверстия сит транспортируются к месту
разгрузки и выводятся из барабана.
Для дробления в барабанных грохотах-дробилках частоту вращения барабана
выбирают из условия п < дкр, где п — частота вращения барабана, мин-1; пКр —
критическая частота вращения, при которой сила тяжести дробимого куска урав-
новешивается центробежной силой, мин"1
п = 42,3/К^б.
где Dq — диаметр барабана, м.
153
rm3nmsxas5SXSSS3SS3==c=ssxnn==ffi=s	’	1 • д/гттт? г/г?; jj
Рис. 111.45. Конусная дробилка КДМК-4:
1 — шкив; 2 — тренога; 3— кожух корпуса; 4 — конус дробильный; 5 — кольцо дробильное; 6 — крестовина; 7 — рама’с карет-
кой	'
Рис. III.46. Барабанная дробилка ДБ28
При п < пкр дробимый материал при вращении барабана, двигаясь по круго-
вой траектории, поднимается по стенке барабана вверх до определенной точки,
а затем падает вниз по параболической траектории. Угол отрыва при переходе
дробимых кусков с круговой траектории на параболическую определяется зави-
симостью
а0 = агссо< /?оп2/9ОО,
где — рабочий радиус барабана;
== 0,5 (Dq ^исх)>
^исх — средний диаметр дробимого куска, м.
Установлено, что наибольшая работа дробления в гладком бесполочном бара-
бане совершается при угле отрыва а = 54° 40', тогда оптимальная частота вра-
щения барабана
^опт“ 32,2/Dq.
Для увеличения угла отрыва в барабанах устанавливают подъемные полки.
Барабанный грохот дробилка 1рис. III.46) состоит из перфорированного барабана
Д вращающегося вокруг горизонтальной оси; кожуха 2; роликов опорных 5;
рамы опорной 4; привода 5.
Для удобства монтажа, демонтажа и транспортирования барабан выполнен
разборным. Он имеет зубчатый венец, решета, продольные балки, полки, подни-
мающие материал, и разгружающие лопатки. Решета изготовляют из листов стали
толщиной 25 мм с круглыми отверстиями диаметром 50, 100, 150, 200, 250 и 300 мм.
Внутри барабана устанавливают пять рядов полок сварной конструкции с ра-
диальным углом наклона 15° и продольным — 5°. Кожух состоит из отдельных
сварных секций и служит для предотвращения попадания пыли, образующейся
при работе дробилки, в рабочее помещение. Привод дробилки смонтирован на
сварной раме. Продукт, подлежащий дроблению, загружается через отверстие
в торцовой части барабана, полками поднимается на некоторую высоту и сбрасы-
вается вниз на решета барабана. Раздробленный до размера отверстия продукт
просыпается, а надрешетный /крупная крепкая порода, дерево и другие посторон-
ние предметы) направляющими лопатками продвигается к разгрузочному желобу.
Процессы дробления, грохочения и удаления недробящихся предметов
происходят одновременно. Дробилка ДБ28 является машиной ударного действия,
передающей вибрации на основание, поэтому оно должно быть рассчитано не
только на массу дробилки, но и на возникающие при работе динамические на-
грузки.
Технические характеристики грохотов-дробилок
ДБ22	ДБ28
Производительность, т/ч	... 130; 200; 250; 400	240; 300; 550; 750
Крупность загружаемого материала, мм . .	До 600	До 800
Диаметр отверстий решет, мм................. 50;	80; 100; 150	50; 100; 200; 300
155
Размеры барабана, мм:
диаметр ............................................ 2200
длина .......................................... 2800
Частота вращения	барабана,	мин 1............... 16,1
Мощность электродвигателя,	кВт................... 20
Масса, т............................................. 19
2800
4500
15,5
50 — 75
30,8
Пархоменко
Изготовитель — Карагандинский машиностроительный завод № 2 им.
Гипромашуглеобогащением и ПОТТ разработан грохот-дробилка БГД-26Х 60,
предназначенный для избирательного дробления углей и горючих сланцев до
заданного предела крупности с одновременной классификацией и удалением части
породы и посторонних предметов.
Техническая характеристика грохота-дробилки БГД-26Х60
Производительность, т/ч, при отверстиях в решетах, мм:
300	..........................................
200	..........................................
150	..........................................
100	..........................................
Крупность загружаемого материала, мм................
Крупность дробленого материала, мм..................
Размеры барабана, мм:
внутренний диаметр..................................
длина ..........................................
Частота вращения барабана, с-1	..................
Мощность электродвигателя, кВт......................
Габаритные размеры, мм:
длина ..............................................
ширина .........................................
высота .........................................
1000
650
550
400
500Х800Х 1000
0-100; 0—150; 0—200; 0 — 300
2560
6000
0,23
75
9580
4415
4060
Масса, т.......................................... 42,3
Изготовитель — Карагандинский машиностроительный завод № 2 им. Пархоменко
Приемочные испытания опытного образца грохота-дробилки БГД-26Х60
проведены на ОФ ш. «Северная» ПО «Воркутауголь». Производительность грохота-
дробилки по питанию достигала 750 т/ч (табл. Ш.28).
Производительность барабанных грохотов-дробилок может быть рассчитана
по формуле
Q 0,72S|ipn tg е /flW,
где S — число рядов подъемных полок; ц — коэффициент разрыхления движу-
щейся массы угля; р — плотность угля, кг/м3; п — частота вращения барабана,
мин-1; £ — угол наклона подъемных полок, градус; R — радиус барабана, м;
h — толщина естественной постели (принимается от 0,05 м до удвоенного размера
отверстий в сите), м.
§ 3. Зарубежные дробилки
За рубежом для дробления угля выпускаются различные типы дробилок,
конструкции большинства из них мало отличаются от конструкций отечественных
дробилок. При их изготовлении зарубежные фирмы применяют специальные изно-
состойкие материалы, что обусловливает продолжительный срок их эксплуатации.
Некоторые типы зарубежных дробилок представляют практический интерес.
Применяемая в ЧССР зубчатая дробилка с рифленой подвижной щекой
предназначена для дробления углей до крупности 0—100 мм.
Техническая характеристика зубчатой дробилки
Производительность, т/ч...........................20—70
Мощность электродвигателя,	кВт ................... 26
Частота вращения	валков,	мин"1 ................. 90
Габаритные размеры, мм:
длина ....................................... 2805
ширина ..................................... 2000
высота.......................................1500
Масса, т............................................ 5
156
Таблица III.28
Результаты испытаний грохота-дробилки БГД-26Х60
Класс крупности, мм	Продукты	Режим работы													
		I							и						
		Исходи ый		Подрешетн ый		Надрешетный			Исходи ый			Под- решет- ный	Надрешетный		
		Вы- ход, о/ /0	Ad, %	Выход, % к ис- ходному	Ad, о/ /0	Выход, %		Ad, %	Вы- ход, о/ /0	Ad, 0/ /0	Выход, % к ис- ходному		Выход, %		О/ /0
						к про- дукту	к ис- ход- ному					Adt 0/ /0	к про- дукту	к ис- ход- ному	
>150	Уголь Отходы	1 3	13,3 91				Ihmiii 	1,3 98,7	0,01 0,99	12 90,8	1,15 3,45	9,7 91,6		1	0,86 99,14	0,01 1,13	11 91,7
	Питание	4	71,6		’	—-—	100	1,0	89,8	4,6	71,1		—	100	1,14	91
100— 150	Уголь Отходы	0,5 3,0	12,7 90,5	0,35 3,21	13,7 90,2		—	-		1,40 2,25	16,6 91,5	1,08 2,72	15,8 91,5	 '				—
	Питание	3,5	79,4	3,56	82,7	—' 	 —		3,65	62,8	3,8	69,9							—
50—100 25—50 13—25 6—13 0—6	Уголь » »	10,1 8,8 13,3 60,3	! 65,8 57,5 48,2 24,3	10,5 10,35 13,31 61,28	66,2 57,7 49,6 24,6	1111			9,5 8,4 14 10,4 49,45	64,5 56,6 46,6 38 21,1	11,76 8,51 14,34 10,62 49,83	64,4 55,8 49,4 35,3 21,2	—		1111	
Суммарный класс		100	38,4	99	37,8	100	1	89,7	100	37,4	98,86	36,8	100	1,14	91
Примечание. Режим I — частота вращения барабана 0,257 с"1, число полок — 16 (8 рядов). Режим II — частота вращения барабана
S3 0,23 с”1, число полок 9 (4 ряда).
Фирма «Машиненфабрик Аульман унд Бекшульте» (ФРГ) выпускает пере-
движную дробилку SK 1500. На горизонтальном валу дробилки установлены
ударные головки для дробления крупных кусков рядового угля непосредственно
после добычи до крупности, требуемой для транспортирования. Диаметр внешней
окружности ударных головок 1200 мм, маховой момент 3,5 кН. Максимальная
крупность кусков рядового угля составляет 1500 мм. Дробление осуществляется
в одну стадию до крупности менее 250 мм при пропускной способности 1500 т/ч.
На валу попарно со смещением на 180° установлены четыре ударные головки со
сменными наплавленными остриями. Вал дробилки установлен на двух гидро-
цилиндрах и при попадании недробимого тела ударная система отклоняется
вверх. Мощность привода равна 100 кВт. Вся дробилка установлена на
полозьях.
Другой передвижной агрегат выпускает фирма «Айзенверк Везерхютте АГ»
(ФРГ). Установка передвигается на восьми пневматических шинах диаметром
2850 мм со скоростью 1,8 км/ч. Масса агрегата 420 т. При пропускной способности
1200 т/ч исходные куски размером 1000X1500X2000 мм дробятся до крупности
менее 300 мм.
Щековая дробилка WB14, выпускаемая фирмой «Вестфалия Люнен» (ФРГ),
имеет высокую производительность при использовании в качестве проходной
машины. Материал проходит через дробильную установку по конвейер}' в один
прием без изменения направления транспортирования. Большие дробящие усилия
действуют главным образом в направлении качания подвижной щеки, а не на
износостойкий конвейерный желоб. Скорость транспортирования определяется
производительностью дробилки по исходному материалу и его крупностью. На
дробилке установлены гидромуфта и электронное отключающее устройство для
защиты от перегрузки.
В угольной промышленности зарубежных стран для дробления породы и
промпродуктов на обогатительных фабриках широкое применение находят конус-
ные дробилки. Американская фирма «Нордберг» выпускает конусную дробилку
«Интермедиант» двух типоразмеров для среднего и мелкого дробления с подвижным
конусом диаметрам 559 и 765 мм. В них применены сферическая опора подвижного
конуса и переменный зазор в эксцентриковом узле.
Для крупного и среднего дробления фирма «Шипбридж» (Великобритания)
выпускает конусные бесшестеренчатые дробилки с боковой разгрузкой и непосред-
ственным ременным приводом эксцентрика. Конструктивными особенностями этих
дробилок являются наличие промежуточной выравнивающей втулки эксцентрико-
вого узла и пружинная амортизация подвижного конуса.
Французская фирма «Драгон» изготовляет конусные дробилки серии НМ,
имеющие механическую регулировку разгрузочного отверстия. Нижняя опора
подвижного конуса, представляющая собой систему плоских и сферических шайб,
может изменять свое положение по высоте с помощью винтового домкрата, распо-
ложенного в нижней крышке корпуса. Для предохранения деталей кинематиче-
ской цепи от перегрузок крутящий момент к приводному валу передается через
предохранительную муфту. Дробилка имеет боковую разгрузку и применяется для
дробления главным образом чистых (без глины, руд) материалов. Диаметр конуса
от 570 до 950 мм. Ширина загрузочного отверстия 70—150 мм, разгрузочного —
7,5—12,5 мм. Производительность дробилки 12—45 т/ч, масса 4,3—12,5 т.
Конусная дробилка «Калибратор Н» фирмы «КГД Гумбольдт Ведаг АГ»
(ФРГ) предназначена для мелкого дробления пород средней и высокой крепости.
Дробилка снабжена гидравлической системой регулирования и центральной
гидропневматической системой защиты от перегрузок. Она выпускается трех
типоразмеров с конусом диаметрами 1300, 1600 и 2000 мм. Для каждого типораз-
мера возможны шесть различных исполнений, позволяющих рационально приспо-
сабливаться к соответствующему исходному материалу. Крупность кусков загру-
жаемого материала до 400 мм. При попадании в дробилку инородных тел дробя-
щий конус отклоняется вниз и после прохода инородного тела автоматически воз-
вращается в исходное положение.
В ЧССР широко применяются двухвалковые зубчатые (ножевые) дробилки
производительностью до 450 т/ч для дробления крупных углей до размера 100 и
300 мм. В этих дробилках вместо зубьев с сегментами на каждом из валов насажены
диски с ножевыми зубьями специального профиля.
158
Таблица 111.29
Техническая характеристика зубчатых двухвалковых дробилок
фирмы «Ведаг»
Производи- тельность, т/ч	Диаметр валка, мм	Ширина валка, мм	Размер загрузочного отверстия, мм	Мощность привода, кВт	Масса дробилки, т	
					Тип М	Тип L
35—110	630	630	590-560	13—20	6,8	5,2
40—125	630	750	520—680	16—26	7,3	5,3
50—180	630	1000	520—930	18-36	8,4	6,4
60—240	630	1250	520—1180	24—47	9,6	7,4
60— 150	750	750	620—770	26—48	9,8	8,1
80—250	750	1000	620—1020	33—55	11,3	9,2
100—320	750	1250	620—1270	36—66	12,8	10,6
100—350	1000	1000	940—1020	40—74	15,4	11,7
120—400	1000	1250	940—1270	48—80	17,5	13,7
120—600	1000	1500	940—1520	52—110	19,9	15,4
Для двухстадиального дробления углей фирмами «СКБ» (ФРГ) и «Т. Дж.
Ганлэк машин» (США) выпускаются валковые зубчатые дробилки, имеющие верх-
ние валки с большими зубьями и нижние — для додрабливания материала. По
данным фирм, такие дробилки обеспечивают минимальное переизмельчение круп-
ных классов.
Для дробления мягких и средней твердости материалов (угли, руды, шлаки
и др.) фирмой «Гумбольдт» (ФРГ) выпускаются двухвалковые зубчатые дробилки
WDM, которые (по данным фирмы) имеют сравнительно высокую производитель-
ность, дают малый выход мелочи в дробленый продукт; в них можно регулировать
разгрузочное отверстие и легко заменять сегменты и валки. Дробилки имеют
эффективную защиту от перегрузок и сравнительно малые габариты. В за-
висимости от типоразмера дробилки диаметр валков может быть от 630 до
1250 мм, ширина — от 630 до 1600 мм. Производительность 30—150 т/ч; мас-
са — 5,6—23,5 т.
Фирма «СКВ» (ФРГ) производит двухвалковые дробилки с одним и двумя
приводами. Диаметр валков от 800 до 1400 мм, длина — от800 от 1250 мм. Произво-
дительность дробилки по углям до 300 т/ч, мощность привода от 50 до 150 кВт,
масса дробилки от 9,5 до 29 т.
Фирма «Ведаг» (ФРГ) выпускает зубчатые двухвалковые дробилки типа М и L
(табл. II 1.29). Их особенности: плавная регулировка зазора между валками в про-
цессе работы; легкая заменяемость сегментов с зубьями; хорошая амортизация,
исключающая поломку дробилки при попадании в нее недробимых предметов;
высокая производительность при сравнительно малых габаритах.
Фирма «Крупп индустри унд штальбау» (ФРГ) производит двухвалковую
дробилку для рядовых углей H-BR/L 180 с пропускной способностью до 600 т/ч,
с валками диаметром и шириной 1800 мм. Максимальная крупность загружаемых
кусков 400Х 600Х 800 мм, крупность дробленого продукта менее 150 мм. Повышен-
ную надежность обеспечивает комбинация обычного подрессоривания с гидравли-
ческим устройством защиты от перегрузок. При превышении установленного
давления в гидросистеме и снижении частоты вращения валок автоматически
отклоняется до образования щели размером около 450 мм. Одновременно прекра-
щается загрузка угля до момента полного восстановления частоты вращения, при
которой валок возвращается в прежнее положение.
Для дробления углей повышенной влажности в ЧССР используется реверсив-
ная однороторная молотковая дробилка, в которой вместо отбойных броневых плит
с каждой стороны установлены по три гладких вращающихся валка диаметром
600 мм. Колосниковая решетка отсутствует, а крупность дробления
159
определяется размером зазора между молотками и поверхностью
валков.
Техническая характеристика реверсивной однороторной
молотковой дробилки
НИЖНИХ
Производительность, т/ч..........................400
Крупность угля, мм:
исходного ...................................0-450
дробленого..................................0 — 20
Число молотков ................................... 42
Мощность электродвигателя,	кВт ...................250
Размеры ротора, мм:
длина .......................................1250
ширина .......................................1250
Частота вращения ротора,	мин-1 ..................740
Масса дробилки, т ................................17,7
Фирма «Драгон» (Франция) изготовляет молотковые и роторные дробилки.
Молотковая дробилка СМР для крупного дробления имеет высокую степень дроб-
ления (от 10 до 20). Массивная стальная станина, укрепленная прочными ребрами,
футерована внутри бронированными плитами из марганцовистой стали. Ротор
состоит из массивного вала специальной термообработанной стали с насаженными
на него дисками. На дисках шарнирно укреплены молотки тяжелого типа из
марганцовистой стали. Колосниковая решетка имеет устройство для регулирова-
ния зазора, а тяжелый маховик позволяет осуществлять плавный ход. Диаметр
ротора в зависимости от типоразмера составляет 800—1600 мм, ширина 700—
2000 мм. Размер входного отверстия от 480X700 до 1000X2000 мм. Производи-
тельность дробилки до 400 т/ч, масса — до 42 т. Эта же фирма выпускает дробилки
с двойным ротором, в которых увеличены размер входного отверстия и площадь
выходной решетки. Маховик снабжен предохранительным разрывным устройством
с комбинированным штифтом. Кожух полностью открывающийся. Размер ротора
от 1250X 950 до 2000Х 2400 мм, масса дробилки от 2 до 132 т. Производительность
при дроблении до крупности 0—30 мм составляет 180—220 т/ч.
Фирма «Паркер» (Великобритания) выпускает роторные дробилки «Кьюбит»
пяти типоразмеров для дробления материалов любой крупности. Дробилка со-
стоит из корпуса и ротора. Корпус дробилки разъемный. Верхняя сводчатая часть
корпуса собирается из взаимозаменяемых дробящих брусьев, изготовляемых из
износостойких сплавов. Нижняя часть корпуса отливается из сталистого чугуна.
Ротор дробилки облегченной конструкции состоит из бил и двух дисков. Произво-
дительность дробилки до 60 т/ч при ее массе до 11,5 т. Частота вращения ротора
до 450 мин"1, мощность привода 20—60 кВт.
Фирма «Универсаль» (США) изготовляет однороторные дробилки тяжелого
типа. Камера дробления в них выполнена из стальных плит, футерованных
марганцовистым материалом. Ротор представляет собой литой стальной цилиндр
с тремя фигурными пазами для крепления бил, имеющих две рабочие поверхности.
Билы крепятся клиньями. Узел ротора смонтирован на самоустанавливающихся
сферических подшипниках. Роторные дробилки серии PR «Перкутор» этой фирмы
могут осуществлять дробление самых различных материалов, за исключением
абразивных. Крупные дробилки «Перкутор» могут работать при непосредственной
загрузке их экскаватором с ковшом объемом до 3 м3. Диаметр ротора дробилок
в зависимости от типоразмера составляет 800—2000 мм, частота вращения 230—
600 мин-1, потребляемая мощность 70—550 кВт, масса дробилки 5,5—70 т.
По принципу действия ударные дробилки зарубежных фирм не отличаются от
отечественных. Конструктивно они состоят из сварного стального корпуса, в кото-
ром вращается обычно один ударный ротор с жестко закрепленными на нем билами
(2—8). В корпусе ротора имеются отбойные плиты. В нижней части роторные
дробилки могут быть открытыми, либо иметь дно с решетками. Отбойные плиты
изготовляются из любой стали и для предохранения от изнашивания покрываются
пластинами из легированной стали. Корпус машины внутри также футеруется
стальными пластинами.
Чтобы сократить время монтажа при смене ударных брусьев, в корпусе ротора
дробилок фирмы «Хацемаг» (ФРГ) имеются фиксаторы с пазами. В эти фиксаторы
сбоку устанавливаются S-образные ударные брусья. Ударные дробилки для круп-
ного дробления имеют ряд конструктивных особенностей. Например, у дробилки
АР5 первая отбойная плита заменена двойной отбойной балкой, кожух сконструи-
160
рован из отдельных элементов, имеющих полую форму, и отлит так, что образует
шлицы для ударных брусьев. Крестообразное сечение брусьев позволяет исполь-
зовать все четыре его края. Для облегчения замены ударных брусьев корпус
можно раскрывать гидравлическим механизмом. Чтобы при влажном материале
избежать залипания, на задней стенке дробилки помещают цепную завесу, сна-
бженную тяжелыми стальными пластинами. Эту завесу можно приводить в движе-
ние вибратором, установленным у места подвески на крышке корпуса.
Отражательная дробилка фирмы «Гумбольдт» (ФРГ) состоит из опорной рамы
и помещенного над ней корпуса, в который вмонтирован ротор с молотками. Эти
дробилки применяют для дробления известняка, доломита, углей, руд и других
материалов.
Эффективность дробления определяется окружной скоростью ротора и шири-
ной щели между отражательными плитами и вращающимися молотками. Отра-
жательные плиты подвешены шарнирно, что позволяет легко регулировать ширину
щели. Диаметр или ширина ротора в зависимости от типоразмера составляют
800—1600 мм, масса 9—28,8 т, потребляемая мощность 50—275 кВт.
Дробилка «Аубема-пральшпальтер 1218/22» фирмы «Машиненфабрик Аульман
унд Бекшульте» (ФРГ) имеет гидравлическое устройство для открывания корпуса
и перестановки отражательных плит. Верхние и нижние отражательные плиты
устанавливаются с заданной шириной зазора между ротором и стенками с помощью
шести гидроцилиндров. Еще четыре цилиндра предусмотрены для открывания
корпуса машины, общая масса которой составляет 35 т. Ширина дробилки равна
2200 мм, диаметр ротора — 1800 мм. Частота вращения ротора плавно регули-
руется в диапазоне 585—292 мин-1, что соответствует окружной скорости 55—
27 м/с. При пропускной способности 400 т/ч достигается конечная крупность угля
для коксования с содержанием 95—98 % класса менее 3 мм (крупность исходного
угля менее 10 мм).
Для дробления твердых и абразивных пород фирма «Хацемаг Др. Э. Андреас
ГмбХ унд Ко» (ФРГ) разработала новую ударно-отражательную дробилку
АР-ОКМ-1615. Ширина машины 3,5 м, высота 4,6 м, длина 6,7 м, масса 75 т.
Машина может за один проход дробить куски исходного материала крупностью
800 мм кубической формы до 56 мм и менее при небольшом выходе избыточных
зерен. Пропускная способность дробилки составляет 250 т/ч, а пиковые нагрузки
могут достигать 350 т/ч.
За рубежом широкое применение находят барабанные грохоты-дробилки
«Бредфорд» (табл. III.30), представляющие собой вращающийся перфорированный
барабан, внутри которого имеются полки. Барабан устанавливается на четырех
катках и приводится во вращение через клиноременную передачу или через ре-
дуктор и дополнительную зубчатую передачу.
Применяются грохоты-дробилки на обогатительных фабриках, в поверхност-
ных комплексах шахт и разрезов для предварительного дробления крупных углей,
выделения из них породы, сростков и других посторонних предметов.
Фирма «Крупп Полизиус АГ» (ФРГ) разработала роликовую мельницу для
тонкого измельчения каменного и бурого углей, используемых в топках металлур-
гических предприятий и угольных электростанций. Мельницы поставляют с про-
пускной способностью от 2 до 1000 т/ч. При исходной крупности материала менее
30 мм роликовая мельница RNK 17/8 с пропускной способностью 15 т/ч дает
Таблица III.30
Зарубежные барабанные грохоты-дробилки Бредфорд
Страна
Производи-
тельность,
т/ч
Размер барабана, мм	
длина	диаметр
Отверстия
сит бара-
бана, мм
США	150—400	4200	2400	100—175
ФРГ	8—150	4085	2810	80—120
Франция	80— 1500	600—7200	2800—3500	106—125
6 Заказ 77
— —..
Частота
вращения
барабана,
мин-1
9—16
8—10
9—16
161
Продукт с содержанием 88 % класса менее 0,09 мм. Мельница пригодна для экс-
плуатации как с нагнетанием, так и всасыванием воздуха и рассчитана на давление
до 8-105 Па. Попарно расположенные дробящие ролики и двухжелобчатая рабо-
чая плоскость способствует увеличению времени нахождения материала в мель-
нице, интенсивному измельчению, лучшему гранулометрическому составу мате-
риала, повышенному сроку службы деталей и более равномерной работе мельницы.
§ 4. Электромагнитные железоотделители
Для извлечения и удаления ферромагнитных предметов из углей и других
сыпучих материалов промышленностью выпускаются электромагнитные шкивы и
подвесные саморазгружающиеся железоотделители.
Шкивные барабанные электромагнитные железоотделители лучше извлекают
ферромагнитные предметы из нижнего, а подвесные из верхнего слоев углей,
транспортируемых ленточными конвейерами. При толщине слоя на конвейере
более 200 мм устанавливают одновременно шкивной и подвесной электромагнитные
жел езоотдел ител и.
Шкивной электромагнитный железоотделитель
ШЭ (рис. III.47) состоит из токораспределительной коробки /, электромагнитной
системы 2, подшипников 5, вала 4. Электромагнитная система имеет одну или две
самостоятельные секции, неподвижно закрепленные на валу. Секции состоят из
полюсов, выполненных из легированной стали, катушки и межполюсного кольца,
изготовленного из немагнитных материалов.
Извлечение ферромагнитных предметов из немагнитного сыпучего материала
происходит под действием магнитного поля при подключении обмотки возбужде-
ния к источнику постоянного тока. При вращении шкива немагнитный материал,
расположенный на ленте, разгружается обычным путем, а ферромагнитные пред-
меты из транспортируемого материала притягиваются к поверхности ленты и уно-
сятся под шкив, где происходит их разгрузка. Для улучшения отрыва феррома-
гнитных предметов от ленты в зоне разгрузки полюса электромагнитной системы
снабжены разгрузочными узлами, выполненными в виде диамагнитных вставок.
Подвесные саморазгружающиеся железоотдели-
тели ЭПР-120 (рис. III.48) применяются для выделения ферромагнитных пред-
метов из углей на ленточных конвейерах с лентой шириной 1000—1200 мм. Вы-
пускаются еще два типоразмера этих железоотделителей — ЭПР-80 и ЭПР-160
для конвейеров с лентой шириной 650; 800 и 1400; 1600 мм. Железоотделители
указанного типа представляют собой подвесной электромагнит с непрерывно дви-
жущейся вокруг него конвейерной лентой. Последняя с закрепленными на ней
планками-скребками разгружает электромагнит от извлеченных ферромагнитных
предметов. Лента приводится в движение от электродвигателя, смонтированного
на раме железоотделители.
2
Рис. II 1.47. Шкивной электромагнитный железоотделитель
162
Привод разгрузочной ленты вклю-
чают вручную или автоматически через
равные промежутки времени команд-
ным прибором. Питание обмотки железо-
отделителя осуществляется постоянным
током напряжением НО и 220 В через
выпрямительное устройство.
Выпрямительное устройство устана-
вливают в отдельном не опасном по
взрыву вентилируемом помещении, не
содержащем угольной пыли и газа, а так-
же кислотных паров и других агрессив-
ных веществ, вредно влияющих на ого-
ленные токоподводящие части и элек-
трическую изоляцию. Рама железоотде-
лителя — сварная металлоконструкция,
на которой крепятся все узлы и детали.
Для защиты от механических поврежде-
ний катушка заключена в металличе-
ский кожух. Пространство между ка-
тушкой и кожухом заполнено заливоч-
ной массой.
Для защиты технологического обо-
рудования от попадания немагнитных
металлических предметов, не поддающих-
ся извлечению, рекомендуется после
железоотделителя устанавливать кон-
трольный металлоискатель.
Барабанный электро-
магнитный железоотдели-
тель БЭ140-100 (рис. Ш.49) предна-
значен для извлечения ферромагнитных
предметов из углей и других сыпучих
материалов, транспортируемых ленточ-
ными конвейерами с лентой шириной
1200—1400 мм.
Электромагнитный барабан состоит
из обечайки б, торцовых крышек /2,
звездочки 4. Барабан вращается в под-
шипниках 5, установленных на непо-
движной оси выполненной из двух
частей, каждая из которых одним концом
приварена к полюсной скобе магнитной
си стем ы. П ос л е д н я я состоит из двух
катушек 8t полюсной скобы 5 и полюс-
ных наконечников 7, Положение маг-
нитной системы регулируется поворот-
ным устройством 2. Концы катушек
магнитной системы выведены в короб-
ку 9 через отверстия в оси 1. Кабель
к коробке питания магнитной системы
подводится через кабельный ввод 11.
На коробе выводов предусмотрены две
шпильки для заземления. Привод состоит
из электродвигателя, редуктора, муфты
и звездочки, смонтированных на общей
плите. Ферромагнитные предметы, нахо-
дящиеся в транспортируемом мате-
риале, попадая в зону действия магнит-
ного поля, притягиваются к поверх-
ности барабана и по мере его вращения
6*
g Рис. III.48. Подвесной электромагнитный железоотделитель ЭПР-120
Таблица Ш.31
Технические характеристики электромагнитных железоотдели телей
Параметр	Подвесные			Шкивы электромагнитные *					
	ЭП-1М	ЭП-2М	ЭПР-120са	Н1Э65-63	ШЭ80-80	ШЭ100-80	ШЭ120-100	ШЭ140-100	БЭ140-100
Ширина конвейерной	650; 800;	1200;	Не более	До 650	800	1000	1200	1400
ленты, мм Толщина слоя угля	1000 До 130	1400; 1600 До 150	1200 150—200	До 170	До 250	250	До 300	До 300
на ленте, мм Диаметр шкива, мм		  1^	Ч-	—	630	800	800	1000	1000
Высота подвески, мм	1		270—280	—	—-	—			ч — 	
Скорость ленты желе-			2	——		—						
зоотделителя, м/с Потребл яема я мощ-	2,06	3,14	3,5	 1,43	4,8	4,8	6,48	8,6
ность постоянного то- ка, кВт Масса, т	1,12 *	1,93	4,94	1,19	2,94 X	3,13	4,59	4,48
1200;
1400
До 300
1000
3,5
4,83
Рис. III.49. Барабанный электромагнитный железоотделитель БЭ140-100
выносятся в зону ослабленного магнитного поля, где разгружаются. Для улучше-
ния разгрузки ферромагнитных предметов устанавливается отбойная планка 10.
Питание постоянным током обмотки возбуждения барабана осуществляется
от выпрямительного устройства ВУМС-6.
Электромагнитные железоотделители описанных выше конструкций изготов-
ляются Ворошиловградским заводом угольного машиностроения им. Пархоменко
(табл. Ш.31).
Р а з д е л IV
классификация в ВОДНОЙ И ВОЗДУШНОЙ
СРЕДАХ
Глава 1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ В СРЕДЕ
§ 1. Закономерности свободного падения
В и д ыс о п р оти в л ен и я ср ед ы. Твердое тело, движущееся в среде,
испытывает ее сопротивление, вызываемое силами инерции и трения (вязкости)
смежных слоев среды.
При движении в жидкости, минеральной суспензии, газах твердое тело обте-
кается средой. Исли скорость движения тела относительно среды или среды от-
носительно неподвижного тела сравнительно невелика, т. е. происходит безотрыв-
ное обтекание, сопротивление обусловлено в основном силами трения. С увели-
чением скорости, когда обтекание происходит с вихреобразованием, преобла-
дает инерционное сопротивление и, чем больше скорость обтекания и шерохо-
ватость тела, тем интенсивнее вихреобразование.
Следовательно, сопротивление трения преобладает при ламинарных режимах,
а инерционное — при турбулентных. Между ламинарным и турбулентным ре-
жимами движения имеется переходная область.
Скорость потока, при которой начинают образовываться завихрения, назы-
вается высшей критической скоростью. Скорость, при которой в турбулентном
потоке завихрения затухают, называется низшей критической скоростью. При
постоянном возрастании скорости (рис. IV. 1) точки’падения напора лежат на пря-
мой линии до точки А. Угол наклона прямой 0= 45°. В этом случае напор h
пропорционален скорости v. В точке Д, соответствующей высшей критической
скорости, пропорциональная зависимость между h и v нарушается. От точек В
до С и далее все точки лежат на одной прямой, что указывает на линейную за*
висимость этих величин. При постоянном уменьшении скорости точки ложатся
на прямой CBD до пересечения ее с прямой ОД в точке D. Это указывает на то*
Что возникшие вихри не затухают, пока скорость не достигнет значения, соответ*
ствующего ее значению в точке Р. Скорость в точке D представляет собой низ-
шую критическую скорость.
Рейнольдс экспериментально доказал, что турбулентное движение имеет
место при определенных режимах движения жидкости, характеризуемых отно*
шением силы инерции к силе трения, названным впоследствии числом Рей-
нольдса Re,
Re = и/рж/ц,	(IV. 1)
где v — скорость струи, м/с; d диаметр частицы, м; рж — плотность среды,
кг/м8; р. — вязкость среды, (Н*с)/ма.
Сила (Н), действующая на помещенную в движущуюся среду пластинку,
определена Ньютоном без учета сил трения:
Р = 0,5 ^ржп3,	(IV.2)
где F — площадь проекции пластинки, м2; v — скорость падения пластинки, м/с.
Формула (IV.2) справедлива только для пластинки весьма малой толщины.
Для сферических частиц и частиц неправильной формы в формулу (IV.2) введен
коэффициент сопротивления ф-
Р = 0,5 ф Гржц2.	(IV.3)
На основании формулы (IV.2) Ригтингер вывел уравнение инерционного со-
противления среды падающим сферическим частицам^ Согласно этому уравнению
166
0	tg tr
Рис. IV-1. Зависимость между скоро-
стью падения частиц и напором
Рис. IV.2.5 Зависимость’ между коэффи-
циентом сопротивления} ф и чис-
лом Re
сопротивление среды равно половине давления на пластинку, площадь которой
эквивалентна площади сечения шара диаметром d, т. е.
Р = л^рщС'2/! 6,	(IV. 4)
где коэффициент сопротивления ф равен 0,5.
Зависимость между коэффициентом сопротивления ф, входящим в фор-
мулы (IV.3 и IV.4),
ф = 8Р/(л^2рж)
и числом Re [см. формулу (IV. 1)] представлена кривой Рейлея (рис. IV.2), по-
строенной на основе экспериментальных данных.
В дальнейшем П. В. Лященко дал описание трех участков кривой Рейлея.
Область малых чисел Re (Re < 1) — ламинарная, переходная — 1 < Re ^10
и турбулентная — 103 < Re < 105.
Для свободных условий падения тел В. А. Олевский предложил более точ-
ное уравнение этой кривой при числах Re, не превышающих 6000,
гр = Зя/Re + КЗ/Re + 1/8.
При значениях чисел Re более 6000 уравнение Олевского дает заниженные
значения коэффициента сопротивления ф.
Для силы сопротивления трения среды при отсутствии скольжения жид-
кости по поверхности шара Стоксом получено выражение
Р = Злр^ц.
Для частиц разных минералов сферической и неправильной формы Т. Г. Фо-
менко и Е. М. Погарцева представили коэффициент сопротивления ф в зависи-
мости от числа Архимеда Аг (рис. IV.3)'
Ar = (Р фт — рж) рж£/|х2,	(IV.5)
где рт — плотность частицы, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2.
Коэффициент сопротивления при уравновешивании силы сопротивления Р
(см. рис. IV.3) и силы тяжести частицы (?0
= Mpg (рт — Рж)/6
будет
1|) = 8л cP (Рт — Рж) £/(6лсРи2рж) = 4d (Рт — Рж) £/(Зи2Рж)-
(IV.6)
167
Кривая, построенная для сферических частиц при значениях Аг менее 0,Об
(см. рис. IV.3), не отвечает экспериментальным данным. При значениях Аг
от 0,06 до 40 все экспериментальные точки, соответствующие скоростям паде-
ния частиц разных минералов неправильной и сферической формы, имеют неболь-
шой разброс и укладываются практически на прямую линию. При значениях Аг
от 40 и выше, т. е. при переходе от ламинарного режима к турбулентному и в тур-
булентном режиме, влияние формы частиц на скорость их свободного падения
весьма велико, о чем свидетельствует большой разброс данных экспериментов.
В турбулентной зоне (Аг = 2000 и более) для различных минералов реко-
мендуются следующие значения коэффициента сопротивления ф.
Антрациты......................2,88
Угли ..........................2,19
Касситерит.....................1,61
Кварц..........................1,56
Галенит .......................1,23
Среднее значение для всех мине-
ралов ..........................1,62
Сферические зерна..............0,5
Пластинчатые зерна ............1,1
К он еч н а я с ко р о сть п а д ен и ятел. В начальный период твердое
тело под действием силы тяжести движется в неподвижной среде с ускорением,
а затем практически с постоянной скоростью падения и0, называемой конечной.
Время (с), за которое падающая частица достигает конечной скорости
= 2,5pT/g0 = 2,5v0pT/[(pr р>к) g],
где — ускорение свободного падения в среде, м/с2.
Путь (м), пройденный падающим телом за время /0,
S = 1	" I Д^оРт/[(Рт Рж) £]•
По Риттингеру — скорость падения (м/с) шаров в спокойной среде
"о = V2.67g d (рт — Рж)/Р;к-
Для воды при рж = 1000 кг/м3
v0 = 0,1бУd (р>„ — 1000).
Для воздуха при рж — 1,23 кг/м3
(1V.7)
Vo = 4,6 ]fd (рт — 1,23).	(IV.8)
Числовой коэффициент в формуле Риттингера получен аналитическим путем
для сферических зерен. Для частиц неправильной формы формулы (IV.7) и
(IV.8) дают завышенные результаты. В связи с этим, для частиц угля, промежу-
точного продукта и породы, падающих в воде, рекомендуют следующие зна-
чения этого коэффициента:
Размер кусков, мм . . 30—50
Коэффициент при плот-
ности кусков, кг/м3:
<1300 ......... 0,096
1300—1900 .... 0,093
>1900 ......... 0,091
20 — 30 10—20	8—10	6 — 8
0,094
0,092
0,089
4-6	2,5-4 <2,5
0,09	0,085	0,084	0,077	0,076	0,073
0,087	0,084	0,082	0,077	0,076	0,073
0,086	0,081	0,079	0,074	0,072	0,073
По Стоксу — конечная скорость падения (м/с)
Vo = eda (рт — рж)/(18р).
Для воды при рж = 1000 кг/м*3 яр- 0,001 (Н*с)/м2 формула Стокса имеет
вид
у0	54 $d2 (рт — 1000).
Для воздуха при рш = 1,23 кг/м3 и ix — 0,000018 (Н-с)/м2
30278^ (рт — 1,23).
По Аллену — для частиц размером от 0,12 до 0,85 мм, не подчиняю-
щихся ни закону Риттингера, ни закону Стокса, эмпирическая формула конеч-
ной скорости падения (м/с) имеет вид
Vo = ~=~ k (г — hr') У [(Рт—p»)g/p«l2>
V V
168
Рис. IV.3. Зависимость между коэффициентом сопротивления ф и числом Архимеда Аг:
— сферические зерна; б — пластинчатые зерна; в — зерна неправильной формы; 1 — уголь; 2 — антрацит; 3 — кварц; 4 — касситерит;
-5 — галенит
Рис. IV.4. Зависимость параметра
Re2 Ар от числа Re
где k и h — постоянные коэффициен-
ты (/> == 0,5; Л — 0,4); г — радиус
шара, м; г’ — размер наибольших
частиц материала, подчиняющихся
закону Стокса. Аллен принял их
размер равным 0,000085 м; v — коэф-
фициент кинематической вязкости
среды, v — |1/рж.
Для воды формула
v0 = 1,146 d ^Л(рт — 1000)я.
Для воздуха
а0 = 40,6 d ^(р,г — 1,23)2,
По Лященко — определение
конечной скорости падения тел в любой
среде производится по параметру
Re2tp = Ррж/ц2 = борш/ц».
На диаграмме (рис. IV.4) по
параметру Re2ip находим значение
числа Re, а по формуле (IV. 1) опре-
деляем конечную скорость падения
сферического зерна
= RepA/n*).
ПоФоменкои По га р цево й — конечные скорости падения частиц
в любой среде определяют по параметру Архимеда Аг и значению коэффициента
сопротивления ф. В этом случае определяют значение параметра Аг по формуле
(IV.5). а затем по кривой для частиц неправильной формы (см. рис. IV.3) находят
значение коэффициента ф. Конечную скорость падения частицы (м/с) рассчиты-
вают по формуле
v0 = /4d(pr —рж)£/(31|>рж).	(IV.9)
На рис. IV.5 показана область применения формул для определения конеч-
ных скоростей падения частиц различной крупности и плотности.
Рассмотренные выше формулы дают результаты, наиболее близкие к факти-
ческим, для частиц следующих размеров: 6,85 мм и выше (Риттингер); 0,01 —
0,12 мм (Стокс); 0,085—0,15 мм (Аллен); 0,01—0,2 мм (Лященко); 0,001 мм и выше
(Фоменко и Погарцева).
Минеральные частицы имеют неправильную форму, поэтому при определе-
нии по формулам конечных скоростей их падения имеют место отклонения от
значений, получаемых для частиц шарообразной формы. Эти отклонения тем
больше, чем больше форма частицы отличается от шарообразной.
Экспериментальные конечные скорости свободного падения частиц угля и
антрацита приведены в табл. IV. 1, а влияние формы частиц на конечные скорости—
в табл. IV.2.
Сопротивление падающему в воде шару при турбулентном режиме и чис-
лах Re 200 и выше, как было экспериментально установлено, от температуры
среды не зависит. В переходном режиме, т. е. при числах Re 2—200, влияние тем-
пературы на скорость падения частиц ничтожно мало. Для ламинарного режима,
т. е, при числах Re менее 2, температура среды является одним из основных
факторов, влияющих на сопротивление, который учитывается при расчетах ско-
ростей свободного падения частиц через вязкость среды.
Равнопадающие частицы и коэффициент р а в и о па-
да е м о ст и. Равнопадающими называются такие частицы, которые при раз-
ной плотности имеют одинаковую конечную скорость падения в одной и той же
среде.
Отношение диаметров частиц двух разных минералов, падающих с одинако-
вой скоростью, называется коэффициентом равнопадаемости.
170
CL
б
Размер зерен, см
Рис. IV.5. Зависимость конечной скорости падения в воде зерен угля плотностью 1350 кг/м3 (а) и зерен антрацита
плотностью 1550 кг/м3 (б) от размера зерен:
1 — по Риттингеру; 2 >— по Аллену; 3 — по: Стоксу; 4 — по Лященко; 5 — по Фоменко и Погарцевой; 6 — естественные зернам
7 — шары
Таблица iV.l
Конечные скорости падений частиц угля и антрацита в воде
Частицы угля плотностью 1350—1400 кг/м3		Частицы антра- цита плотностью 1550—1600 кг/м3		Частицы угля плотностью 1350—1400 кг/м8	
Размер, см	Скорость падения, см/с	Размер, см	1 Скорость : падения, см/с	;	Размер, см	Скорость падения, см/с
Частицы антра-
цита плотностью
1550—1600 кг/м3
3,63
2,31
1,72
1,56
1,24
1,18
0,914
0,761
0,529
0,441
0,360
0,229
0,146
0,095
0,079
23,95
20,97
19,40
18,65
17,93
16,30
14,86
13,40
10,97
8,86
8,74
5,84
4,48
3,17
2,64
2,78
2,10
1,64
1,56
1,32
1,11
0,868
0,747
0,564
0,443
0,344
0,227
0,164
0,088
0,085
25,37
22,85
21,67
19,52
19,05
17,16
14,90
14,02
11,50
10,63
8,61
7,40
5,17
3,70
3,56
0,042
0,032
0,027
0,023
0,018
0,013
0,009
0,007
0,005
0,004
0,003
0,002
0,00148
0,001
1,53
1,15
0,95
0,83
0,74
0,35
0,21
0,14
0,11
0,064
0,035
0,017
0,009
0,0058
0,042
0,032
0,027
0,023
0,018
0,013
0,009
0,007
0,005
2,29
1,75
1,43
1,14
0,88
0,52
0,31
0,18
0,13
Рис. IV.6. Зависимость параметра ip/Re
от числа Рейнольдса Re
Рис. IV.7. Зависимость параметра
Ф3/Аг от числа Архимеда Аг:
1 — шары; 2— зерна неправильной формы
172
Таблица 1V.2
Конечные скорости падения частиц различной формы
Угловые	частицы	Продолговатые частицы		Плоские	частицы
Эквива- лентный диаметр ♦, см	Скорость падения, см/с	Эквива- лента ый диаметр, см	Скорость п аден и я, см/с	Эквива- лентный диаметр, см	Скорость падения, см/с
Уголь плотностью 1350—1400 кг1м2
2,31	20,97	2,74	18,57	2,20	16,42
1,94	20,02	2,15	18,01	1,88	15,03
1,56	18,50	1,67	17,11	1,38	12,86
1,24	17,83	1,45	16,77	1,33	11,93
1,18	16,30	1,21	15,70	1,17	10,84
0,914	14,86	0,915	14,10	0,903	9,87
0,761	13,40	0,842	14,01	0,784	9,11
0,529	10,97	0,571	9,94	0,495	8,05
0,441	8,86	0,446	9,30	0,399	7,39
0,360	8,74	0,400	8,57	0,319	6,72
Антрацит плотностью 1550—1600 кг!м?
2,78	25,37	3,09	22,57	2,82	20,33
2,10	22,85	2,48	20,55	2,01	18,03
1,64	21,67	1,67	18,33	1,63	16,45
1,56	20,12	1,65	18,11	1,37	14,81
1,32	19,50	1,48	16,52	1,29	14,40
1,11	17,16	1,16	14,85	1,03	12,41
0,868	14,90	0,831	12,88	0,821	10,47
0,747	13,02	0,760	11,62	0,732	10,30
0,564	11,10	0,586	10,32	0,550	9,20
0,443	10,63	0,494	9,85	0,412	8,11
0,344	8,61	0,407	8,57	0,340	7,50
* Эквивалентным диаметром называется условный диаметр шара, объем которого
равен объему частицы неправильной формы.
Коэффициент равнопадаемости:
по Риттингеру —
е =	= (ра — 1000)/(рг — 1000) > 1;
по Стоксу —
е = dild2 - К(ра — 1000)/(р! — 1000);
по Аллену —
е = dt!d2 =	[(р2 - 1000)/(р, - 1000)]2-
По Лященко — сначала подсчитывают отношение
’I’l/Re, = png (р! — рж)/(боорж)-
Затем по кривой (рис. IV.6) находят значение Rej и определяют размер частицы,
имеющей меньшую плотность, по формуле
d = Кер%рж).	(IV. 10)
Для частицы, имеющей большую плотность, отношение ф2^е2 подсчитывают по
формуле
i|?a/Re2 = ip! (р2 — рж)/[Re, (р, — рн() ],
где и р2 — плотность частиц, соответственно меньшей и большей.
По кривой (рис. IV.7) находят значение Re2. После подстановки его в фор-
мулу (IV. 10) получают размер частицы, имеющей большую плотность, т. е. d2.
173
Тогда
в = dxld^
По Фоменко и Погарцевой — сначала подсчитывают отношение
ф1/Лг2	64р.3 (pi — рж)2§2/(27у6рх рж),	(IV. 11)
затем по этому отношению на рис. IV.7 находят значение Аг1( которое подставляют
в формулу
d-~V ЛГ1р2/[(рт — р>к)Ржй]	(IV. 12)
и находят размер частицы d}, имеющей меньшую плотность.
Для частицы <У2, имеющей большую плотность, подсчитывают отношение
фз/Дг2 - ф? (р2 - рж)2/[АГ1 (Р1 - Рж)2] 	(IV. 13)
Затем по кривой (см. рис. IV.7) определяют значение Аг.,. Подставив его
в формулу (IV. 12), получают размер равнопадающей частицы
Тогда
е ==
§ 2. Закономерности стесненного падения
Закономерности равномерного падения изолированного твердого тела в не-
ограниченной среде только частично освещают явления, наблюдаемые в процес-
сах обогащения. При массовом движении частиц в классифицирующих и обога-
тительных аппаратах возникают сложные гидродинамические условия движе-
ния жидкости. Вследствие наличия в аппаратах и машинах турбулентных режи-
мов происходит перемешивание частиц в продольном и поперечном направле-
ниях. При этом каждая частица испытывает влияние других частиц.
Ричардс, Финкен, Хирст, Ханкок, Загустин и другие исследователи пред-
ложили различные эмпирические формулы для определения скорости стесненного
падения частиц. Однако скорости падения частиц, рассчитанные по этим форму-
лам, значительно отличаются от экспериментальных. Поэтому формулы, пред-
ложенные указанными исследователями, не нашли практического применения.
Большие работы в этой области выполнены П. В. Лященко. Он считал, что
стесненное осаждение частиц сопровождается двумя видами сопротивления —
гидро- или аэродинамическим и механическим вследствие взаимного трения и
ударов частиц. Стесненное осаждение, по Лященко, характеризуется тем, что осаж-
дение частиц происходит в узких каналах (промежутках), образующихся между
отдельными частицами, движущимися совместно и что все это происходит в огра-
ниченном стенками и дном пространстве.
Знание закономерностей стесненного движения массы частиц в среде важно
при решении многих практических задач в области гравитационного обогащения,
гидротранспорта и процессов, протекающих в «кипящем» слое.
В практике обогащения различают стесненное осаждение частиц в ограничен-
ной среде и псевдоожижение слоя материала, когда при известной скорости вос-
ходящего потока слой материала переходит в текучее состояние, т. е. приоб-
ретает подвижность.
Коэффициент сопротивления зернистого слоя. Ис-
следованиями П. В. Лященко установлено, что коэффициент сопротивления фср
при стесненном падении частицы уменьшается с увеличением степени разрыхле-
ния 0 взвешенной массы шаров. Им была предложена следующая формула:
фст = ф/0П»
где ф — коэффициент сопротивления при свободном падении частицы; 0 —
степень разрыхления слоя материала;
е - V vct/vo\
174
Рис. IV.8. Зависимость между коэффициентом сопротивления фст и числом Аг:
I __ уголь; 2 — кварц; 3 — галенит; 4 — антрацит; 5 — касситерит
п — показатель степени, который зависит от размера, плотности, формы частиц
и от соотношения их размеров.
При числах Re от 0,01 до 1000 показатель степени п изменяется соответст-
венно от 7,6 до 3. Для расчетов он обычно принимается равным 6.
По исследованиям Минца, коэффициент сопротивления выражается форму-
ЛОИ
Фст = &2/(№ Re2),
где k — безразмерный параметр, равный	Рж — плотность жидкости,
кг/м3; Р — сила сопротивления движению одной частицы, Н; — вязкость жид-
кости, (Н-с)/м2; 0 — параметр, учитывающий пористость слоя материала;
0 = 6(1 — т)К л/т1*5,
т — пористость слоя материала.
По Леви — коэффициент сопротивления для турбулентных режимов
4’ст = Ар^Ф3-"^т3рж/[2£62(1 — т)3—
где Ар — перепад давления, Па; d — размер частиц, м; Ф — фактор формы ча-
стик; п — показатель режима движения; g — ускорение свободного падения, м/с2;
т — средняя пористость слоя; L — высота слоя, м; G — массовая (весовая)
скорость, кг/(ч-м2).
Показатель режима движения п изменяется от 1 для ламинарного потока,
до 2 для развитого турбулентного режима. В среднем для развитых турбулент-
ных потоков п принимается равным 1,9.
Фоменко и Погарцевой экспериментально установлена зависимость коэффи-
циента сопротивления фст для частиц неправильной формы от числа Аг и представ-
лена кривой (рис. IV.8) и формулой (IV.6), в которой вместо и подставлена ско-
рость vCT (м/с) падения в стесненных условиях.
Скорость стесненного осаждения. Ханкок на основании
исследований Хирста предложил следующее выражение скорости (м/с) стеснен-
ного осаждения в зависимости от степени разрыхления слоя материала:
1’ст = иоО2»
где — конечная скорость свободного падения, м/с; 0 — степень разрыхления
слоя материала.
По формуле Лященко скорость (м/с) стесненного падения
ЦСт	у903-
175
Таблица IV.3
Скорости стесненного осаждения частиц угля и антрацита в воде
Частицы угля плотностью 1350—1400 кг/м3		Частицы антрацита плотностью 1500—1600 кг/м3	
Раз- мер, см	Скорость стеснен- ного оса- ждения, см/с	Размер, см	Скорость стеснен- ного оса- ждения, см/с
1,24	10,02	1,11 0,868	8,67
1,18	8,3		7,1
0,914	6,72	0,747	6,35
0,761	5,54	0,564	5,95
0,529	5,0	0,443	4,19
0,441	4,5	0,344	3,88
0,360	3,36	0,227	2,93
0,229	2,92	0,164	2,6
0,146	1,47	0,088	1,28
0,095	1,2	0,085	1,23
Частицы угля плотностью 1350—1400 кг/м3		Частицы антрацита плотностью 1500—1600 кг/м3	
Раз- мер, см	Скорость стеснен- ного оса- ждения, см/с	Размер, см	Скорость стеснен- ного оса- ждения, см/с
0,079	0,9	0,042	0,7
0,042	0,47	0,032	0,51
0,032	0,38	0,027	0,47
0,027	0,3	0,023	0,3
0,023	0,23	0,018	0,24
0,018	0,2	0,013	0,13
0,013	0,11	0,009	0,08
0,009	0,04	0,007	0,04
0,005	0,022	1  	
По формуле Стокса—Эйнштейна
ист = d2(p.r — p>K)g/[18j* (1 + 2,5С)] = v0/(l — 2,5С),
где С — объемное содержание твердого.
По Фоменко и Погарцевой сначала определяют число Аг [см. формулу (IV.5) ],
затем по кривой (см. рис. IV.8) или по формуле
фст" ехР (7,171 Дг-0*087)
определяют коэффициент сопротивления фст.
Тогда скорость (м/с) стесненного осаждения частицы рассчитывают по фор-
муле (IV.6), подставив в нее фст и ист.
Рассмотренные формулы дают результаты, близкие к фактическим для ча-
стиц следующих размеров: 0,1 —1,25 мм (формула Ханкока); менее 0,2 мм (фор-
мула Лященко); более 1 мм (формула Стокса—Эйнштейна); 0.05—12,5 мм (фор-
мулы Фоменко и Погарцевой).
Фактические скорости стесненного осаждения частиц угля и антрацита при-
ведены в табл. IV.3.
К оэффи циент р а вн оп ад а ем ости ч асти ц в условиях стес-
ненного падения определяется с учетом дополнительных сопротивлений падаю-
щему телу, создаваемых стесненными условиями.
Оно учитывается заменой в формулах (IV.9), (IV. 11)—(IV. 13) на гст,
а на фиктивную плотность * среды рср.
Значение фиктивной плотности среды: для углей и породы 1300 кг/м3; для
антрацитов и породы 1470 кг/м3.
Отношение ф^'А^для частиц dY меньшей плотности определяют по формуле
(IV. 11), для частиц d2 большей плотности — по формуле (IV.8).
По полученным отношениям для обеих частиц по кривой (см. рис. IV.7)
находят значения Агэ и Аг2 и по формуле (IV. 12) рассчитывают и d2< необхо-
димые для определения коэффициента равнопадаемости в стесненных условиях.
Коэффициент равнопадаемости частиц в стесненных условиях значительно
больше, чем в свободных условиях. Для углей и породы в свободных условиях
он равен 3 или близок к этому значению, а в стесненных условиях равен 12,2,
что вполне соответствует шкале классификации углей, принятой в практике уг-
леобогащения (10,25—125 и 0,84—10,25 мм).
* Фиктивная плотность -— плотность среды с учетом влияния плотности твердой
фазы.
176
Глава 2
ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ
§ 1.	Основные закономерности гидравлической классификации
Гидравлическая классификация представляет собой про-
цесс разделения смеси частиц в жидкости на отдельные классы по скорости их
осаждения.
Гидравлическая классификация может быть самостоятельной, вспомогатель-
ной или подготовительной операцией. Как самостоятельная операция гидравли-
ческая классификация применяется для отделения крупнозернистого материала
от тонких частиц. При обогащении углей гидравлическая классификация приме-
няется как подготовительная операция перед отсадкой и флотацией.
Крупность материала, подвергаемого гидравлической классификации, не
превышает 3 или 13 мм.
Процесс классификации осуществляется в горизонтальном, вертикальном и
криволинейном потоках.
Разделение материала па отдельные классы при гидравлической классифи-
кации происходит главным образом в стесненных условиях при турбулентном
режиме.
В области обогащения углей долгое время процесс гидравлической класси-
фикации обьясняли теорией Риттингера и Рейнольдса, сущность которой сво-
дится к следующим двум положениям:
крупность частиц, выделяемых в зернистый продукт, определяется соотно-
шением скорости их падения в воде и скорости восходящего потока;
абсолютная скорость движения осевших частиц равна разности скорости о0
их падения в свободных условиях и скорости и восходящего потока.
Если для данной частицы скорость ц0 > и, то частица осядет и окажется в зер-
нистом продукте, а если ц < ц, то частица будет вынесена в слив классифика-
тора.
Такое истолкование механизма разделения материала при классификации
на практике не подтверждается, так как в любых классификаторах имеют место
стесненные условия.
В дальнейшем качественную сторону процесса разделения взвесей описал
Ханкок, а затем П. В. Лященко изучил некоторые его закономерности, приняв,
что в восходящем потоке взвеси каждая частица занимает определенный уровень,
в соответствии со своей гидравлической характеристикой.
Л. Г. Подкосов гидравлическую классификацию рассматривает как массо-
вый процесс разделения взвешенного материала в зависимости от крупности,
плотности и формы частиц, а также в зависимости от режима потока. В аппаратах
с горизонтальным потоком, работающих без подачи нижней воды, что имеет
место в классификаторах, применяемых при обогащении углей, разделение ма-
териала по высоте слоя среды происходит в неодинаковых условиях. Вблизи
зеркала слива, где пульпа более разжижена, происходит свободное или близкое
к нему осаждение частиц. По мере опускания частиц содержание твердого в пульпе
увеличивается и разделение происходит в стесненных условиях.
Разделение материала в густых пульпах протекает при значительной турбу-
лизации массы частиц, вследствие чего происходят перемешивание и частичное
засорение получаемых продуктов несвойственными им частицами.
Экспериментально установлено, что классификация материала происходит
тем быстрее, чем разжиженнее пульпа и чем больше разница в гидравлической
крупности разделяемых частиц.
Таким образом, процесс гидравлической классификации характеризуется
скоростью не свободного падения, как предполагал Риттингер, а стесненного
осаждения частиц.
Сжорость разделения материала во времени не является величиной постоян-
ной, а изменяется от максимального значения при свободном падении в начале
процесса до значения, близкого к нулю, в конце.
Разделение материала в вертикальном потоке в нижней части классифика-
торов (в трубках), по Под Косову, характеризуется тем, что достигнутая степень
177
Рис. IV.9. Определение граничного
размера зерна классификации
разделения суспензии нарушается вновь
поступающим материалом и что образуе-
мые суспензии не являются устойчи-
выми. Они интенсивно перемешиваются
и постепенно опускаются по мере эва-
куации зернистого продукта.
В классификаторах с использова-
нием центробежных сил эффективность
разделения определяется соотношением
скоростей движения частиц и су-
спензии.
Для подсчета скорости движения
частиц сначала определяют число Аг:
Аг = лсР(рт — рж) ртт2/(8^),
где г — радиус вращения частицы, м;
со — частота вращения жидкости, с"1.
По полученному числу Аг на диа-
грамме (см. рис. IV.8) находят значение
коэффициента сопротивления ф и под-
считывают скорость (м/с) движения твер-
дой частицы по формуле (IV. 19).
Коэффициентом шкалы гидравлической классификации назы-
вается отношение последовательных скоростей восходящих струй воды в ячей-
ках классификатора. Он выражается формулами.
для свободных условий
s = Кё;
для стесненных условий
где S — коэффициент шкалы гидравлической классификации; е и ест — коэффи-
циент равнопадаемости частиц для свободных и стесненных условий.
Эффективность классификации определяется по формуле
0,018
СЛ8СГ’
где Е — эффективность классификации, %; гсл—извлечение частиц круп-
ностью менее 0,5 мм в слив, %; гсг — извлечение частиц крупностью более
0,5 мм в сгущенный продукт, %.
Для оценки процесса гидравлической классификации производят рассев
продуктов классификации на ситах. Данные ситового анализа наносят на диа-
грамму (рис. IV.9), где на оси ординат откладывается извлечение продуктов,
а на оси абсцисс — размер отверстий сит. Ордината точки пересечения кривых
крупного и мелкого продуктов на оси абсцисс отсекает отрезок, равный гранич-
ному размеру * разделения данного материала. Ордината точки пересечения кри-
вых соответствует величине засорения мелкого класса крупными частицами и
крупного класса мелкими частицами.
§ 2.	Гидравлические классификаторы
Гидравлические классификаторы по способу удаления зернистой части ма-
териала делятся на классификаторы с механической разгрузкой (скребковые,
элеваторные, осадительные центрифуги) и с разгрузкой самотеком (конические,
пирамидальные, гидроциклоны, дуговые сита).
По принципу действия различают классификаторы, в которых процесс раз-
деления осуществляется под действием гравитационных сил и сил сопротивления
* Под граничным размером понимается размер таких частиц, извлечение которых
в продукты равно 50 %.
17§
6-6
Питание
Содержание твердого 6 питанирг/л
Рис. IV. 10. Схема прямоточного пи-
рамидального классификатора:
I —19 — номера ячеек
Рис. IV.11. Кривые для расчета пи-
рамидальных классификаторов:
7 — 5 — удельная производительность при
размере граничного зерна соответственно
0,2; 0,25; 0,3; 0,35 и 0,4 мм;6 — 9 —содер-
жание твердого в сливе при удельной
производительности соответственно 3; 7,2;
10 и 13,6 ма/(ч*м2)
среды (конические, пирамидальные, скребковые, элеваторные), и классификаторы,
в которых помимо указанных сил действуют еще центробежные силы (гидроцик-
лоны, центрифуги, дуговые сита, конические грохоты).
Пирамидальные классификаторы (пирамидальные отстой-
ники) применяются на углеобогатительных фабриках в первой стадии водно-
шламовых схем для классификации шлама на крупнозернистый и тонкий. По-
ступающая в них пульпа значительно разбавлена и движется с малой скоростью,
что обеспечивает осаждение зернистого материала. Выгружается зернистый ма-
териал, как правило, периодически.
Наиболее благоприятный гидродинамический режим осаждения имеет место
в прямоточных пирамидальных классификаторах (рис. IV. 10), работающих без
перегородок между ячейками и внутри них. но име.ощих высокий сливной порог
в конце аппарата. Скорость горизонтального потока в этом случае (при одинако-
вой нагрузке) меньше скорости при наличии перегородок. В пирамидальной
части прямоточных классификаторов почти отсутствует кругообразное движе-
ние жидкости.
Прямоточные пирамидальные классификаторы эксплуатируются на ряде
углеобогатительных фабрик для классификации шламов крупностью менее 1 мм.
Содержание твердого в сливе пирамидального классификатора и граничная
крупность в зависимости от содержания твердого в питании и удельной произво-
дительности приведены в табл. IV.4.
Кривые, изображенные на рис. IV.И, позволяют определить оптимальную
загрузку пирамидального классификатора. Например, если в классификатор
поступает 2500 м3/ч пульпы с содержанием твердого 130 г/л, то, задаваясь гра-
ничной крупностью разделения 0,3 мм, по кривой 3 находим удельную произво-
дительность 10 м3/(ч-м2). Площадь классификатора 2500/10 = 250 м2.
Содержание твердого в сливе в данном случае равно ПО г/л. Длина (м) пи-
рамидального классификатора может быть определена по формуле
L = Q/[B — u)l,
где Q — дебит пульпы, проходящей через последовательно расположенные ячейки
классификатора, м3/с; В — ширина классификатора, м; — гидравлическая
крупность граничного зерна, м/с; и — вертикальная составляющая скорости тур-
булентного потока. По данным Савельева,
и = 0,0782с/Я0’2,
179
Таблица IV.4
Результаты работы пирамидального классификатора
при различных режимах
Содержание твердого в питании, г/л	Содержание твердого в сливе, г/л	Граничная крупность, мм
Содержание
твердого
в питании,
г/л
Содержание
твердого
в сливе,
г/л
Граничная
крупность,
мм
Удельная производительность
5 м3/ ч-м2
50	30	0,15
100	70	0,18
150	ПО	0,225
200	150	0,265
250	200	0,285
Удельная производительность
10 м3/ (ч-м2)
50	35	0,185
100	75	0,26
150	120	0,315
200	175	0,35
250	220	0,4
Удельная производительность
13,6 м31 (ч-м2)
Удельная производительность
7 м3/ (ч-м2)
50	30	0,16
100	75	0,215
150	118	0,245
200	160	0,285
250	200	0,3
50
100
150
200
250
40
80
130
180
225
0,255
0,375
0,415
0,45
0,485
v — средняя скорость потока в проточной части классификатора, м/с; Н —
высота проточной части классификатора, м.
Эффективность работы пирамидальных классификаторов в значительной сте-
пени зависит от схемы подключения ячеек (параллельная или последовательная).
Технологически более целесообразно параллельное подключение ячеек, так как
при этом граничная крупность разделения меньше на 0,1-0,15 мм и сгущенные
продукты каждой ячейки имеют одинаковую характеристику по крупности.
При необходимости получения различных по крупности продуктов следует при-
нимать последовательное подключение ячеек. Эффективность работы пирамидаль-
ных классификаторов зависит также от способа загрузки питания и разгрузки
продуктов.
Пирамидальные классификаторы являются громоздким и малоэффективным
устройством и требуют специального обслуживания. При непрерывном выпуске
сгущенных продуктов качество слива повышается, однако содержание тонких
классов в зернистом продукте остается высоким.
Элеваторные классификаторы (багер-зумпфы) (табл. IV.5)
применяются для предварительного обезвоживания мелкого концентрата и клас-
сификации его по граничной крупности, равной, примерно, 0,5 мм. Применение
элеваторных классификаторов значительно упрощает схем', обезвоживания мел-
кого концентрата и классификации шламов.
Принцип работы элеваторного классификатора (рис. IV. 12) так же как и
пирамидального отстойника основан на осаждении частиц под действием силы тя-
жести. Однако в элеваторном классификаторе шлам оседает вместе с относительно
крупными зернами концентрата, а осевший материал своевременно удаляется
из зумпфа элеватором, что создает более благоприятные условия для осаждения
материала, чем в пирамидальных классификаторах.
Опыт эксплуатации этих классификаторов на углеобогатительных фабриках
показал, что при удельной производительности 15—20 м3/(ч-м2) и содержании
твердого в оборотной воде не более 50—80 г/л классификация проходит весьма
эффективно: содерл ание класса более 0,5 мм в сливе не превышает 6 %. При удель-
ной производительности 25—30 м3/(ч-м2) результаты резко ухудшаются, особенно
при повышенном содержании твердого в оборотной воде (150 г/л). В этом случае
содержание частиц более 0,5 мм в сливе достигает 50 %.
180
Таблица IV.5
Технические характеристики элеваторных классификаторов
Параметр
ЭОБ6 ЭОСБ6 ЭОБ10	ЭОСБ10 ЭОСБ 12
Производительность, т/ч
Скорость движения цепи,
м/с
Ширина ковша, мм
Шаг ковша, мм
Мощность электродвигателя
в зависимости от скорости
цепи, кВт
Длина элеватора, м
Масса при максимальной
24—91
0,17—
0,38
650
800
4—17
22,5
38—149
0,17—
0,38
650
400
5,5—30
60—230
0,17—
0,38
1000
800
7,5—30
96—370
0,17—
0,38
1000
400
10—40
154—388
0,17—
0,25
1250
500
10—55
61,8
длине элеватора, т
Изготовитель — Ворошиловградский завод угольного машиностроения им. Пар-
хоменко
При классификации газовых углей, вследствие их меньшей плотности, в слив
элеваторного классификатора уносятся
имеет место при избыточном загрязне-
нии оборотной воды шламом.
Применение элеваторных клас-
сификаторов на фабриках, обогаща-
ющих антрациты, связано с большим
износом ковшей и цепей и попада-
нием в осадок значительного коли-
чества тонкого высокозольного
шлама.
Поэтому удельная производитель-
ность при обогащении газовых углей
и антрацитов должна быть меньше,
чем для других углей,— не более 15—
20 м3/(ч-м2).
Для обеспечения удаления влаги
из ковшей длина зоны обезвожива-
ния (длина надводной части элеватора)
должна быть не менее 4 м по верти-
кали.
Элеваторные классификаторы
весьма громоздки и требуют большой
высоты для их установки. Железо-
бетонное исполнение зумпфа и нали-
чие мощного элеватора делают строи-
тельство их и обслуживание слож-
ными.
Скребковый класси-
фикатор отстойного ти-
па (рис, IV. 13) предназначен для
классификации гидросмеси, рядового
угля и предварительного обезвожи-
вания мелкого концентрата отсадоч-
ных машин. Он выполнен из металла.
В нем вместо элеватора применена
медленно движущаяся скребковая
цепь. Этот классификатор не тре-
бует большой высоты для уста-
новки, хорошо оправдал себя при
частицы крупнее 0,5 мм, что особенно
Рис. IV. 12. Элеваторный классифика-
тор (багер-зумпф):
1 — ковшовый элеватор; 2 — железобетон
ная емкость
181
Техническая
Soda
Питание
продукт
Рис. IV. 13. Скребковый классификатор отстойного типа
приеме гидросмеси гидрошахт и классификации твердой фазы по зерну раз-
мером 0,5 мм.
Принцип действия этих классификаторов основан на осаждении частиц
твердого под действием сил тяжести.
Скребковые классификаторы рекомендуют к применению при содержании
твердого в оборотной воде не более 120 г/л. При более высоком содержании
твердого показатели работы классификатора ухудшаются.
При отношении в питании Т : Ж “ 1 '3 максимальная удельная производи-
тельность классификатора при разделении по зерну размером 0.5 мм состав-
ляет:
Содержание твердого в оборотной воде, г/л.............. 200	100
Удельная производительность, м3/(ч-м2)................. 10	30
При большем разжижении питания удельная производительность может
быть еще большей —до 35 м3/(м2-ч).
Технические характеристики скребковых классификаторов
KOI КО2 КОЗ
Крупность исходного угля (питания), мм............... 0—100
Общая производительность по пульпе, м3/ч:
мелкий концентрат........................................ 600	500
гидросмесь.......................................... 700	560
Рабочая площадь, м2..................................... 20	16
Влажность обезвоженного осадка, %	............ 25—30
Содержание, %:
класса >0,5 мм в сливе ........................... 10—15
класса <0,5 мм в осадке.......................... 5 — 7
Скорость скребковой цепи, м/с ................................... 0,24
Мощность электродвигателя, кВт ...................... 30	22
Масса, т............................................. 19,9	18,8
350
420
12
17
17,1
заводы ПО
Изготовители — Моспинский и Ворошиловградский ремонтно-механические
«Донецкуглеобогащение» и «Ворошиловградуглеобогащение».
Конический классификатор (воронка) (рис. IV. 14) пред-
назначен для классификации шлама на зернистый и тонкий продукты. Часто он
используется как промежуточная емкость.
Классификаторы такого типа малоэффективны и малопроизводительны.
На стенках конуса осаждается шлам, вследствие чего уменьшается площадь
осаждения и резко ухудшается процесс классификации. При удельной произво-
дительности 20 м3/(ч-м2) и содержании твердого в питании не более ПО г/л по-
лучают слив с содержанием твердого 80—90 г/л. При более высокой удельной
производительности или большем содержании твердого в питании работа кони-
ческих классификаторов резко ухудшается.
182
Рис. IV. 14. Конический классифи-
катор (воронка)
Рис. IV. 15. Гидроциклон
В последние годы конические классификаторы такого типа заменяются более
совершенными и их применение носит ограниченный характер.
Технические характеристики конических классификаторов
Д-3000	Д-4000
Диаметр воронки, мм....................... 3000	4000
Общая высота, мм.......................... 3600	4500
Площадь осветления, м2.................... 7,1	12,6
Масса, т ................................. 1,7	2,9
Цетробежные классификаторы* в практике углеобогаще-
ния появились сравнительно недавно. Эффективность разделения материала в них
определяется отношением скорости осаждения частиц и скорости потока пульпы.
Классификаторы с использованием центробежных сил применяются главным
образом для классификации шламов и мелкого концентрата.
При использовании центробежного поля процесс классификации происхо-
дит значительно интенсивнее, чем в отстойных классификаторах.
Г и д р оци к л он ы (табл. IV.6) применяют малых диаметров с относи-
тельно высоким давлением и больших диаметров с низким давлением.
Пульпа, подаваемая в гидроциклон тангенциально (рис. IV. 15), приобретает
внутри него вращательное движение. Под действием центробежных сил наиболее
крупные частицы прижимаются к стенкам циклона и удаляются из него в виде
сгущенного продукта через нижнее выпускное отверстие. Основной объем пульпы,
содержащий тонкий шлам, уходит в слив. В гидроциклоне имеют место внешний
(нисходящий) и внутренний (восходящий) вращающиеся потоки. Внутри восхо-
дящего потока образуется воздушный столб. Максимальный диаметр воздуш-
ного столба составляет 55—65 % диаметра сливного патрубка.
Производительность гидроциклона (м3/с) по исходной пульпе может быть
подсчитана по формуле
Q = 0,262
• Центрифуги рассмотрены в разделе X, дуговые сита и конические грохоты в раз-
деле IIЬ
183
Т а б л и ц a IV.6
Технические характеристики гидроциклонов
Параметр
Производительность, м3/ч
Диаметр, мм
Угол конусности, градус
Размер питающего отвер-
стия, мм
Диаметр сливного отвер-
стия, мм
Диаметр отверстия для вы-
пуска сгущенного продук-
та, мм
Давление на вводе, 10б Па
Масса, т:
наибольшая
наименьшая
46—90
350
20
100X100
80; 90
25; 35;
55; 70;
90
0,5-1,5
0,352
0,344
150—290
500
20
140X140
80; 200;
220
80; 100
0,7—1,5
0,592
0,585
260—390
630
20
180X180
200; 220
90; 100;
120
0,8—1,5
0,755
0,749
350—490
710
20
200X200
250
100; ПО;
130
0,8-1,5
0,913
0,907
450—630
1000
20
250X250
250; 270
100; 120;
130; 140;
150
0,9—1,5
1,677
1,665
Изготовители — Моспинский ремонтно-механический завод ПО «Донецкуглеобо-
гащение» и экспериментальная база УкрНИИУглеобогащения
где du — диаметр питающего патрубка, м; d— диаметр сливного патрубка, м;
£ — ускорение свободного падения, м/с2; И — напор в трубопроводе перед ги-
дроциклоном, м.
Режим работы гидроциклонов регулируют изменением размера насадки ниж-
него выпускного отверстия. При увеличении диаметра отверстия насадки полу-
чают более разжиженный крупно-
зернистый материал, содержание
твердого в сливе снижается и умень-
шается граничная крупность. Умень-
| Подрешетный
f продукт
Рис. IV. 16. Дуговое сито-классификатор
184
шение диаметра насадки позволяет
получить крупнозернистый материал
более сгущенным, но при этом увели-
чиваются граничная крупность клас-
сификации и содержание твердого
в сливе.
Гидроциклоны с успехом заме-
няют пирамидальные классификаторы.
Практика их эксплуатации показы-
вает, что по сравнению с пирами-
дальными классификаторами они обе-
спечивают разделение материала по
меньшей граничной крупности с более
высоким содержанием твердого в сгу-
щенном продукте (700—900 г/л
вместо 200—400 г/л) и более низким
содержанием твердого в сливе.
Диаметр отверстия насадки для
выпуска крупнозернистого материала
подбирается в процессе регулировки
аппарата с учетом необходимого со-
держания твердого в сгущенном про-
дукте и сливе,
На углеобогатительных фабриках для классификации шламов применяю?
гидроциклоны с диаметрами цилиндрической части 350, 500, 630, 710 и 1000 мм;
рабочая поверхность гидроциклонов футерована монолитным поликристалличе-
ским карбидом кремния ^МПК).
Дуговые сита-классификаторы типов СД и УЗО предназначены для мокрой
классификации мелкого угля перед флотацией и реже отходов флотации. На этих
ситах-классификаторах выделяется шлам крупностью менее 0,5 мм. Щелевые
сита для этих классификаторов набираются из колосников клиновидной формы,
изготовленных из нержавеющей стали с расположением щели поперек или вдоль
движения пульпы. Дуговое сито-классификатор СДО-3 показано на рис. IV. 16.
На дуговые сита-классификаторы рекомендуется подавать по возможности
сгущенные пульпы. При работе с разжиженными пульпами влажность надрешет-
ного продукта значительно повышается.
Дуговые сита-классификаторы типа УЗО снабжены устройствами для регу-
лирования и распределения потока пульпы.
Технические характеристики дуговых сит-классификаторов СД
Производительность по питанию, м3/ч................
Полезная площадь сита, м2..........................
Ширина щели сит, мм:
верхней части .....................................
средней части .................................
нижней части ..................................
Ширина разгрузочной щели питающей воронки, мм
сд-1	СД-2	СДО-3
150—200	300 — 400	450 — 500
0,95	1,9	3
0,5	1,5; 2	0,5
1	1; 1,5	—-W
1,5	0,5; 1,5	
15 — 30	До 30	90-140
Раздел V
ОБОГАЩЕНИЕ В ТЯЖЕЛЫХ СРЕДАХ
Глава 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Обогащение в тяжелых средах — метод разделения
углей по плотности в истинных тяжелых жидко с^тях
или минеральных суспензиях.
Истинные тяжелые жидкости — водные растворы неоргани-
ческих солей и органические жидкости — в производственных условиях имеют
ограниченное применение. Их используют в основном для разделения углей по
плотности при фракционном анализе и контроле качества продуктов обогащения.
Взвеси в воде тонкоизмельченных утяжелителей — минеральные
суспензии — широко распространены во всем мире в качестве разделяющей
среды при обогащении углей.
В отечественной и зарубежной практике применяют преимущественно ми-
неральные суспензии, в которых в качестве утяжелителя используют магне-
титовый концентрат, позволяющий получать плотность разделяющей
среды, достаточную для успешного обогащения всех видов твердых горючих
ископаемых (каменных и бурых углей, антрацитов, горючих сланцев).
В некоторых странах в качестве утяжелителей в ограниченных масштабах
используют барит, кварцевый песок, глину, лёсс и другие материалы, однако эти
утяжелители не выдерживают конкуренции с магнетитом.
Большой объем добычи и обогащения в Советском Союзе магнетитовых руд
для нужд черной металлургии на горно-обогатительных комбинатах (ГОКах),
расположенных на сравнительно небольшом удалении от основных угольных бас-
сейнов страны, а также возможность использования в качестве утяжелителя маг-
нетитовых концентратов без дополнительной их обработки создают предпосылки
для широкого распространения в нашей стране метода обогащения углей в маг-
нетитовой суспензии.
Известные тенденции развития угольной промышленности — валовая добыча
горной массы с механизацией всех звеньев технологической цепи — сопровож-
даются такими нежелательными явлениями, как повышение зольности, рост
содержания породы, увеличение выхода мелких классов в поступающем на обо-
гащение сырье. Указанные явления усугубляются переходом к выемке пластов
все более низкого качества и трудной обогатимости. В этих условиях только тя-
желосредное обогащение обеспечивает высокий технико-экономический эффект,
позволяя достичь максимально возможное извлечение ценных компонентов в то-
варные продукты при минимальных потерях горючей массы с отходами.
Помимо технико-экономических преимуществ перед другими методами обо-
гащения, широкому внедрению тяжелосредного процесса способствовали его
определенные технологические достоинства:
простота регулирования и автоматизации производственных операций;
малая чувствительность к колебаниям загрузки (в пределах нагрузочной устой-
чивости применяемого оборудования) и качественного состава питания; возмож-
ность эффективного обогащения углей с трудной и очень трудной характеристи-
кой обогатимости и высоким содержанием породы; разделение обогащаемого ма-
териала в широком диапазоне крупности — от отдельных кусков размером 300 мм
и более до мелких зерен размером 0,2—0,5 мм; высокая точность разделения,
обеспечивающая незначительное засорение продуктов обогащения посторонними
фракциями; широкий диапазон изменения плотности тяжелой среды (от 1300—
1350 до 2000—2200 кг/м3) с предельно точной ее регулировкой; незначительное
шламообразование в обогатительных аппаратах, а также возможность удаления
размокающей породы в начале процесса; наименьший (по сравнению с другими
мокрыми процессами) расход технологической воды.
186
В угольной промышленности обогащение твердых горючих ископаемых
(каменные угли, антрациты) в магнетитовой суспензии осуществляется на 69
обогатительных фабриках и 25 установках при шахтах. Этим методом перерабаты-
вается до 90 млн. т в год углей и антрацитов, т. е. около 26 % общего объема обо-
гащения.
Технологические комплексы тяжелосредных установок для обогащения как
крупного, так и мелкого углей комплектуются отечественным оборудованием —
сепараторами, гидроциклонами, регенерационными сепараторами, грохотами,
сборниками суспензии, суспензионными насосами и другим вспомогательным
оборудованием.
Новым направлением в тяжелосредном обогащении в нашей стране является
внедрение технологии обогащения мелкого угля в двух- и трехпродуктовых ги-
дроциклонах. Однако и в этой области уже накоплен определенный опыт, вклю-
чая опыт промышленной эксплуатации, позволяющий обоснованно рекомендо-
вать широкое использование этого метода в углеобогащении.
Наиболее рациональные области применения тяжелосредного обогащения:
крупные классы углей для коксования и энергетики и антрациты (от 13—25
до 200—300 мм) трудной, средней и легкой обогатимости при содержании пород-
ных фракций (плотностью +1800 кг/м3 — для углей, +2000 кг/м3 — для антра-
цитов) более 35 % и выходе класса >13 мм более 20 % с разделением на три и
два продукта; крупные классы (>25 мм) сланцев; мелкие классы углей для коксо-
вания (от 0,2—0,5 до 13; 25; 40 мм) трудной и очень трудной обогатимости с раз-
делением на три продукта; мелкие классы энергетических углей трудной и очень
трудной обогатимости и антрациты [от 0,5 до 13 (25) мм] с разделением на два
продукта; промпродукты отсадки крупного (после додрабливания) и мелкого
каменных углей и антрацитов (0,5—13 мм) с разделением на три и два продукта.
Тяжелосредное обогащение твердых горючих ископаемых может произво-
диться также с целью получения продуктов высокого качества для специальных
целей, например, антрацитовых концентратов для электродной промышлен-
ности, малосернистых угольных концентратов, сланцевых концентратов с повы-
шенным содержанием органической массы.
Глава 2
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Тяжелосредное обогащение крупного машинного класса (разделение по плот*
ности на легкую и тяжелую фракции) производится в ванне колесного сепаратора,
заполненной минеральной суспензией (рис. V.1).
Суспензия в колесный сепаратор поступает обычно двумя потоками — транс*
портным (горизонтальным) и восходящим (вертикальным).
Вероятностный подход к механизму разделения материала по плотности
в тяжелосредных гравитационных сепараторах позволяет с достаточной полнотой
раскрыть физическую сущность этого процесса.
Перемещение зерен обогащаемого материала происходит под действием:
силы тяжести (веса зерна)
Г3 =-л-Гр^/б;	(V.1)
Рис. V.I. Принципиальная схема
тяжелосредного колесного сепаратора:
1 — загрузочная часть ванны; 2 — проточ-
ная часть ванны; 3 — разгрузочная часть
ванны для легких фракций; 4 — разгрузоч-
ная часть ванны для тяжелых фракций; 5,
6 — подача вертикального и горизонталь-
ного ПОТОКОР суспензии
187
подъемной силы (архимедовой)
= ™/3pcg/6;	(V.2)
силы гидродинамического сопротивления среды
при ламинарном движении (вязкостное сопротивление)
’	(л) “ Зли vd,	(V .3)
при турбулентном движении (профильное сопротивление)
-Гг<т) = '1’(ё)2^Рс;	(V.4)
силы турбулентного давления
- FT = 4'TL3pc[u (/) - иср.	(V.5)
силы диффузионного массопереноса
— Лд = ЛАтах (vCmax — vcmin)2 dpc,	(V.6)
где d — размер зерна обогащаемого материала, м; р3, рс — плотность зерна и
среды (суспензии), кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2; р, — динами-
ческая вязкость среды, Па-с; v — усредненная скорость движения зерна, м/с;
ф — безразмерный коэффициент сопротивления, являющийся функцией кри-
терия Re; фт — безразмерный коэффициент сопротивления, входящий в уравне-
ние силы турбулентного давления, v (/) —• мгновенная скорость движения зерна,
м/с; ус, vc , vc mln — скорость потока суспензии, соответственно усредненная,
максимальная и минимальная, м/с; L — характерный размер вихря (L — dmax);
К — коэффициент в уравнении турбулентной вязкости (К ~ 1); /гтах — макси-
мальный размер стационарного вихря, м.
При перемещении зерна в среде, находящейся в покое или движущейся рав-
номерно без ускорения, т. е. при отсутствии силы инерции (nd3pc/6) [d(u—
—uc)/dZ], имеет место равенство разности сил тяжести и подъемной силы и сил ги-
дродинамического сопротивления среды. В этом случае из уравнений (V.1)—(V.4)
получают известные формулы конечной скорости свободного падения зерна:
для ламинарного режима
^=(Рз“Рс)^/(18И),	(V.7)
для турбулентного режима
б = /гаНРз —Pc)g/(6ipPc)-	(V.8)
Однако такое приближенное рассмотрение не раскрывает механизма разде-
ления зерен и причин взаимного засорения продуктов обогащения. Более реаль-
ная картина может быть получена только при учете сил турбулентного перемеши-
вания.
О. Н. Тихонов показал, что эффективность разделения, которую можно ха-
рактеризовать средним вероятным отклонением Epmt функционально зависит
от отношения усредненной скорости зерна к коэффициентумикродиффузии (0/В),
входящего в вероятностное уравнение типа Фоккера—Планка:
dW/dt = —vd UT/dx + Bd*W/dx\	(V.9)
где W — вероятность перехода зерна через границу, расположенную в ванне
сепаратора на глубине h от места подачи питания; В — коэффициент диффузион-
ного массопереноса.
Входящая в уравнение (V.9) усредненная скорость движения зерна является
функцией ряда параметров:
й = f (d, Рз, Рс» И» *о)»
где т0 — предельное напряжение сдвига вязко-пластичной среды (суспензии);
остальные обозначения прежние.
Определение величины v связано с решением дифференциального уравнения
движения, учитывающего сумму действующих сил.
Коэффициент макродиффузии В определяется действием двух факторов:
макроскопической неоднородностью скорости потока (градиент горизонтальной
188
составляющей скорости по глубине потока в проточной части ванны сепаратора)
и турбулизацией суспензии при движении крупных зерен обогащаемого мате-
риала В2. Очевидно, что эти факторы действуют независимо друг от друга и что
полный коэффициент диффузионного массопереноса
в - в, + в2,
В принципе такое равенство допустимо, так как при взаимном влиянии
указанных возмущений результирующее воздействие может быть учтено введе-
нием поправочных коэффициентов
В ==^+^2.	(V.10)
При движении зерен в потоке, имеющем градиент горизонтальной скорости,
коэффициент диффузионного массопереноса (называемый в этом случае иногда
турбулентной вязкостью) может быть выражен как
= ЛЛ1пах (С'сп1ах — ycmln).
Таким образом, В± зависит от максимального размера стационарного вихря (он
равен или меньше глубины ванны сепаратора), разности максимального и мини-
мального значений скорости потока и коэффициента турбулентной вязкости.
Объяснением вертикальных перемещений зерен может служить наличие ста-
ционарных циркуляций суспензии, переносящих зерна разделившегося мате-
риала в ниже- или вышележащие слои. По большей части такие циркуляционные
потоки возникают в застойных зонах, т. е. в зонах с пониженной скоростью дви-
жения суспензии.
В процессе перемещения в ванне сепаратора за каждым крупным зерном воз-
никает вихревая дорожка, взаимодействие таких вихрей турбулизует весь объем
суспензии.
Учитывая, что размер застойных зон, где происходит образование циркуля-
ционных потоков, сопоставим по порядку величин с размером ванны, а размер
последней, как правило, на порядок и более превосходит максимальный размер
зерна обогащаемого материала, для всех зерен коэффициент Bt можно считать
постоянным, зависящим только от гидродинамики потока суспензии в ванне се-
паратора. Следовательно, в уравнении (V.10) £	1.
Для коэффициента В2 такое допущение неправомерно, так как линейные
размеры турбулентных вихрей, вызываемых движением в ванне зерен обогащае-
мого материала, сопоставимы с их размером.
Для оценки взаимосвязи турбулентного режима движения суспензии с круп-
ностью зерен обогащаемого материала следует определить размер зерна, для
которого вязкостное сопротивление равно профильному.
Из уравнений равенства суммы движущих сил и сил сопротивления
nd3 (pg — рс) g/б — Злоф + *i|wad3pc + 4ndaT0
и сил вязкостного и профильного сопротивлений
Злс/иц = фиас/2рс,
решенных относительно v (при условии ф « л/10), получим:
для вязкостного сопротивления
v=w[d!(p3-po)*-4-H’
для профильного сопротивления
v = ± /5 [d (рз — Рс) £ — 4т0]/(6рс)-
Графическое решение системы уравнений относительно d при характерных
параметрах работы тяжелосредного сепаратора (р3 — рс = 100 кг/м3, рс =
= 2000 кг/м3, ц = 10“2 Па-с, т0 = 6 Н/м2) дает размер граничного зерна drp —
= 15 мм, что близко к нижнему пределу крупности (примерно 13 мм) угля, эф-
фективно обогащаемого в сепараторах.
Для зерен крупностью d с drp при этих условиях преобладает вязкостное
сопротивление, для зерен крупностью d — профильное сопротивление,
189
т. е. в первом случае в качестве коэффициента диффузионного массопереноса
превалирует (В ж В^ во втором — я В2).
Исходя из этих соображений, можно полагать, что при выбранных пара-
метрах процесса энергия турбулентных пульсаций в ванне сепаратора пропор-
циональна единовременной концентрации материала крупностью более drp,
т. е. дисперсия турбулентных пульсаций Dт зависит от производительности се-
паратора, гранулометрического и фракционного состава питания, плотности,
вязкости и предельного напряжения сдвига суспензии:
&Т — / [Qt*
р (Рз- d), рс>
Ц , Tq] *
где Р (р3, d) — распределение обогащаемого материала по плотности и круп-
ности .
Приняв линейный размер турбулентной пульсации L — dmax, можно оценить
случайную составляющую скорости турбулентных пульсаций:
Дсо - со (/) О) — ^Ci^max»
где со (/) — вертикальная скорость потока суспензии, м/с; со — среднее значение
вертикальной скорости потока, м/с; итах— максимальная скорость движения
частицы размером dmax, м/с; Ki — коэффициент пропорциональности (7<i< 1);
Ki ф [Qi , Р (Рз» d), рс].
Рассматривая отношение усредненной скорости потока суспензии к полному
значению коэффициента диффузионного массопереноса, следует заметить, что
при б/В -> 0 разделение не происходит, при v/B -> оо разделение приближается
к идеальному.
Очевидно, что при прочих равных условиях наибольшая скорость закономер-
ного перемещения зерна достигается при наименьших значениях динамической
вязкости и предельного напряжения сдвига суспензии. Увеличение средней ско-
рости перемещения зерна повышает отношение v/B и уменьшает погрешность
разделения.
Минимизация величины В также улучшает условия разделения, однако для
этого необходимо уменьшить масштаб циркуляций /imax и неоднородность гори-
зонтальных скоростей потока суспензии wmax—ymin-
Приведенные теоретические предпосылки определяют следующие основные
направления совершенствования процесса обогащения углей в тяжелосредных
сепараторах:
оптимизация гидродинамической формы ванны путем устранения застойных
зон и сведения к минимуму неоднородности горизонтальных скоростей потоков;
улучшение реологических параметров тяжелой среды; разделение узких клас-
сов обогащаемого материала и при минимальном содержании зерен, размер ко-
торых меньше нижнего предела крупности (обычно агр ж 13 мм).
Как уже отмечалось, гидродинамические условия в ванне сепаратора суще-
ственно сказываются на характере движения разделяемых зерен, причем возму-
щающее действие турбулентного перемешивания по масштабу сопоставимо с воз-
действием реологических факторов суспензии (вязкости и предельного напряже-
ния сдвига).
Замеры скоростей потоков суспензии по всему объему ванны сепаратора с по-
мощью датчиков скорости (термогидрометры) и методом электрогидродинамиче-
ских аналогий (ЭГДА) показали их существенную неоднородность. Неоднород-
ность скоростей потоков суспензии, как было показано теоретически, является
основной причиной возникновения вторичных циркуляций суспензии, наличия
зон пониженных скоростей (застойных зон), что приводит к нарушению четкости
разделения материала и неравномерной плотности суспензии в ванне сепаратора.
Выбор оптимального соотношения горизонтального (транспортного) и верти-
кального (восходящего) потоков позволяет несколько улучшить равномерность
поля плотности суспензии, однако при любых соотношениях потоков полностью
ликвидировать участки неравномерной плотности не удается. Радикальным спо-
собом создания более равномерного поля плотности и общего улучшения гидро-
динамических условий разделения в рабочей ванце сепаратора является оптими-
зация ее формы,
19Q
Исследование методом ЭГДА ванн наиболее распространенных отечественных
двухпродуктовых тяжелосредных сепараторов с наклонным (СК) и вертикальным
(СКВ) элеваторными колесами позволило получить гидродинамическую картину
движения потоков суспензии.
Оценка поля скоростей производилась с помощью коэффициента неравномер-
ности
maximin*
Гидродинамическое совершенство формы ванны определялось по коэффи-
циенту совершенства формы
Кс = 1 —- 53/SB,
где S3 — площадь застойных зон в центральном сечении ванны сепаратора (зон
с минимальными скоростями потока); SB — общая площадь сечения ванны.
В результате исследований установлено, что внутри проточной части ванн
сепараторов СК и СКВ имеются застойные зоны, расположенные преимущест-
венно под загрузочным и разгрузочным (для легкой фракции) желобами у бо-
ковых стенок. В сепараторе СКВП желоба вынесены за пределы ванны, улучшена
конфигурация проточной части, кроме того, с помощью специального загрузочно-
распределительного устройства упорядочена подача горизонтального потока
суспензии.
Сравнение коэффициентов Кн и Кс, полученных
В. И. Жорпиком, приведено ниже:
И. А. Доброхотовой и
СК	скв	сквп
кн-
загрузочная часть.................... 1,98	2,39	1,65	2	J
сливной порог ................... 1,68	2,13	1,47
породная часть................... 2,04	4,03	1,39	’1
Кс................................... 0,7	0,78	0,95	J	!
Внутри ванны оптимальной формы (сепаратор СКВП) отсутствуют зоны со
значительной неоднородностью скоростей, вызывающей циркуляционные потоки,
а также зоны с малыми значениями скоростей (застойные зоны), что способствует
повышению производительности сепаратора и эффективности разделения обога-
щаемого материала.
ОпытьГна лабораторном сепараторе для углей крупностью 13—25 мм пока-
зали» что в ванне оптимизированной формы разделение проходит более интен-
сивно по сравнению с разделением в ванне обычной формы: время разделения
уменьшается почти вдвое (соответственно растет производительность), а эффек-
тивность разделения существенно улучшается (Ерт— 48 кг/м3 и Ерт= 25 кг/м3
соответственно).
Более детальные экспериментальные исследования были проведены на полу-
промышленном сепараторе также с ваннами двух типов (стандартной и оптими-
зированной), имевшими одинаковую ширину 0,44 м.
В качестве примера на рис. V.2 показана зависимость эффективности разде-
ления от производительности для одного и того же весьма труднообогатимого
угля крупностью >13 мм при обога-
щении в сепараторе с ваннами двух
типов.
Увеличение нагрузки на ванну
стандартной формы сопровождается
резким ухудшением эффективности
разделения во всем диапазоне произ-
водительностей. Ванна оптимизиро-
ванной формы позволяет достичь
лучшей эффективности разделения до
предела нагрузочной устойчивости,
после чего показатели обогащения
также ухудшаются.
В промышленных сепараторах
суспензия обычно загрязнена уголь-
5	10	15 го 25 Q,T/4
Рис. V.2. Зависимость показателя эф-
фективности разделения Е рт от произ-
водительности Q для ванны стандарт-
ной (/) и оптимизированной (2) форм
191
iiblM и породным шламами, что ухудшает ее реологические свойства. Поэтому
снижение вязкости и предельного напряжения сдвига рабочей суспензии
является одним из средств воздействия на результаты обогащения.
Введение в концентрированные, сильно зашламленные суспензии реагента-
пептизатора (например, гексаметафосфата натрия) при расходе 1—1,5 кг/м3
заметно улучшает реологические параметры среды и повышает эффективность
разделения.
В опытах, проведенных на полупромышленном тяжелосредном сепараторе,
было показано, что добавка гексаметафосфата натрия (1 кг/м3) в суспензию плот-
ностью 1800 кг/м3 (концентрация шлама около 35 %) снижает ее вязкость с 11,2Х
Х10“3 до 9,4-10’3 Па-с, а предельное напряжение сдвига — с 12 до 7,8 Н/м2.
При этом эффективность разделения соответственно улучшается с Ерт = 62
до ЕРт 38 кг/м3.
Преимущества обогащения в тяжелосредных сепараторах узких классов
углей (при уменьшенном отношении dmax/dmin)> вытекающие из теоретических
представлений, были подтверждены экспериментальным путем. Так, при обога-
щении угля крупностью 6—25 мм в тяжелосредном сепараторе в суспензии плот-
ностью 1800 кг/м3 эффективность разделения Ерт составила 70 кг/м3, а при обога-
щении того же угля раздельно по классам 6—13 и 13—25 мм — 67 и 48 кг/м3 со-
ответственно. Принцип обогащения узких классов углей был реализован в опыт-
ном образце промышленного сепаратора СКВД-32, в котором, например, класс
6—25 мм обогащался с эффективностью Ерт—. 80 кг/м3, а этот же класс в составе
более широкого класса крупности 6—350 мм — с эффективностью Ерт =
= 150 кг/м3, т. е. значительно худшей.
Оптимизация гидродинамической формы ванны и рациональная система по-
дачи горизонтального потока улучшают распределение скоростей суспензии и
уменьшают масштаб турбулентных вихрей. Однако создание сепаратора, в ванне
которого полностью были бы исключены циркуляции суспензии и скорость рав-
номерна, практически невозможно. В связи с этим реальная скорость продвиже-
ния разделяемого материала в горизонтальном направлении меньше скорости
суспензии, так как циркуляционные вихри притормаживают перемещение слоя
угля. Кроме того, у стенок ванны скорость перемещения несколько меньше,
чем в центральной части.
Усредненная скорость продольного транспортирования материала итр свя-
зана с усредненной горизонтальной скоростью потока суспензии поправоч-
ным коэффициентом:
£*Тр = bv с,	(V. 11)
где b << 1.
Изучение закономерностей движения зерен разделяемого материала в ванне
сепаратора приводит к выводу, что интенсивность процесса лимитируется ско-
ростью передвижения к разгрузочной части зерен, плотность которых меньше
или близка к плотности суспензии. Тяжелые зерна быстро погружаются в началь-
ной части ванны со скоростью, которая в 2—2,5 раза превосходит среднюю ско-
рость передвижения слоя легких зерен. Легкие зерна, имеющие плотность, близ-
кую к плотности суспензии, длительное время находятся в ванне сепаратора,
накапливаясь в ней и тормозя передвижение всей массы легких зерен.
Экспериментальные исследования, проведенные на полупромышленном се-
параторе, показали, что время продвижения зерен от места загрузки до слив-
ного порога резко возрастает с уменьшением разности плотностей зерен и суспен-
зии (рис. V.3).
Для зерен крупностью 100 мм значение коэффициента b в уравнении (V.11)
находится в пределах 0,12—0,87 при изменении разности плотностей зерен и сус-
пензии от —50 до —300 кг/м3. Абсолютные скорости перемещения указанных зе-
рен вдоль ванны полупромышленного сепаратора составляют от 7 до 20 см/с.
В тяжелосредном гидроциклоне разделение зерен обогащаемого материала
по плотности на легкую и тяжелую фракции производится в потоке суспензии,
совершающем вращательное движение.
Напорный ввод суспензии по тангенциальному входному патрубку создает
и поддерживает в гидроциклоне винтовое движение потока в виде объемного вих-
192
Рис. V.3. Зависимость времени пре-
бывания в ванне сепаратора легких
зерен (крупность 100 мм) от разно-
сти плотностей зерен и суспензии
Рис. V.4. Схема движения
потока суспензии в гид-
роциклоне
ревого столба (рис. V.4). Винтовой поток вдоль внутренней стенки аппарата
опускается к вершине конуса и частично через нижнюю насадку выводится наружу.
Основная масса суспензии, не доходя до вершины конуса, совершает поворот
в радиальном направлении и движется вверх к сливному патрубку, через ко-
торый выходит наружу в цилиндрической части гидроциклона.
Переход суспензии из нисходящей в восходящую ветвь потока сопровождается
радиальными и циркуляционными токами, что в совокупности создает весьма
сложную гидродинамическую картину. Вихревое движение потока вызывает за-
сасывание значительного объема воздуха, который образует внутри гидроциклона
по всей его высоте центральный воздушный столб, ограничивающий свободную
поверхность восходящей ветви винтового потока. Нисходящая ветвь ограничена
внутренней стенкой гидроциклона и поверхностью нулевых скоростей, отделяю-
щей ее от восходящей ветви потока.
Скорость винтового потока суспензии в гидроциклоне принято представлять
в виде трех составляющих: тангенциальной или окружной скорости V/, направлен-
ной по касательной к окружности вращения; радиальной скорости vr, перпенди-
кулярной к оси вращения, и осевой скорости vUi параллельной оси вращения и
перпендикулярной к плоскости расположения тангенциальной и радиальной со-
ставляющих скорости.
Разделение в гидроциклоне, как и в тяжелосредном сепараторе, следует
рассматривать как массовый процесс с позиций теории вероятностей. Переме-
щение зерен происходит под действием тех же сил, что и в сепараторе [см. урав-
нения (V.1)—(V.6) ], однако вместо силы тяжести на зерна действует значительно
более интенсивная центробежная сила, которая определяется тангенциальной
составляющей скорости потока
где R — радиус вращения.
Центробежная сила направлена перпендикулярно к оси вращения потока,
совпадающей с осью гидроциклона.
Выталкивающая (архимедова) сила также будет зависеть от ускорения цен-
тробежной силы и действовать в направлении, противоположном Рп
л^^Дб/?).
Гидродинамическое давление среды на движущиеся в радиальном направле-
нии зерна разделяемого материала определяется значением радиальной состав-
ляющей скорости потока vr
F =:	•
1	<	V»
7 Заказ 77
193
Рис. V.5. Изоденсы поля
плотности и траектории
движения зерен в цилин-
дроконическом тяжело-
средном гидроциклоне:
/„7 — плотность суспензии
(кг/м3) соответственно рав-
ная 1800: 1500: 1300; 1350;
1400; 1450; 1500
Под действием перечисленных сил в сочетании
с силами турбулентного давления и диффузион-
ного массопереноса происходят разделение мате-
риала по плотности и распределение его зерен по
радиусу гидроциклона.
Характер изменения тангенциальной соста-
вляющей скорости по радиусу потока в первом
приближении описывается уравнением
V[Rn = const = с,
причем каждому радиальному сечению в тяжело-
средном гидро циклоне соответствуют свои значе-
ния п и с.
В числе факторов, определяющих механизм
разделения обогащаемого материала в тяжело-
средном гидроциклоне, существенную роль играет
сгущение суспензии. Этот процесс связан с рас-
слоением суспензии и возрастанием концентрации
утяжелителя в направлении действия центробеж-
ной силы, т. е. от оси к периферии.
Концентрация утяжелителя в наружной (ни-
сходящей) ветви потока зависит от тангенциальной
скорости суспензии, радиуса гидроциклона, мас-
штаба и интенсивности турбулентных пульсаций,
гранулометрической характеристики утяжелителя.
Процесс сгущения суспензии создает в гид-
роциклоне переменную концентрацию утяжели-
теля и соответственно различную плотность суспен-
зии в радиальном и осевом направлениях. Это зна-
чит, что в отличие от гравитационных тяжелосред-
ных сепараторов, разделение зерен обогащаемого
материала в гидроциклоне происходит не в сравни-
тельно однородной,а в переменной по плотности
среде. Этим объясняется имеющее место на прак-
тике существенное отклонение плотности разде-
ления в гидроциклоне от плотности исходной су-
спензии.
Для оценки процесса сгущения суспензии
в гидроциклоне могут быть использованы следу-
ющие уравнения:
ССг = Рсг/Рс» Сое ~ Рс/Рос>
где Ссг и Сос — соответственно степень сгущения
и степень осветления суспензии; рс, рсг, рОс—*
плотность соответственно исходной, сгущенной и
осветленной суспензии.
Изменение концентрации суспензии в радиаль-
ном и осевом направлениях создает в гидроци-
клоне поле плотности, которое характеризуется
изоденсами — поверхностями равной плотности
или, в частном случае плоского сечения, линиями
равной плотности (рис. V.5). Абсолютные значе-
ния плотности суспензии растут в осевом на-
правлении к вершине конуса и в радиальном
направлении к внутренней стенке аппарата.
Таким образом, принципиальными особенно-
стями тяжелосредных гидроциклонов являются
наличие интенсивного центробежного силового
поля, образование поля плотности вследствие
неоднородной концентрации утяжелителя и ярко
194
выраженный противоточный ха-
рактер движения двух осевых
потоков, разграниченных поверх-
ностью нулевых значений осевой
скорости, причем скорость потоков
возрастает по мере удаления от
этой поверхности.
Противоточный характер рас-
слоения обогащаемого материала
достаточно полно иллюстрируется
записью траекторий характерных
по плотности зерен методом радио-
изотопной индикации. На рис. V.5
представлены траектории движе-
ния граничных зерен и зерен,
плотность которых соответствует
средней плотности легкого и тяже-
лого продуктов при обогащении
по плотности разделения 1500 кг/м3.
Для процесса расслоения ха-
рактерно, что зерна разной плот-
ности рассеиваются по радиусу
аппарата за короткое время (доли
секунды) после их введения в гид-
роциклон, передвигаясь до точки,
где плотность суспензии близка
к их собственной. Граничные
зерна при этом взвешиваются при-
мерно на разделяющей ветви по-
тока линии, где суспензия имеет
нулевую осевую скорость, а зерна,
плотность которых больше или
Рис. V.6. Зависимость времени пребыва-
ния зерен в тяжелосредном гидроциклоне
от разности между их плотностями и плот-
ностью разделения
меньше граничной, —соответствен-
но в нисходящей и восходящей ветвях потока. Траектории движения
этих зерен имеют четкий упорядоченный характер и направлены к
нижней насадке (для тяжелых зерен) и к сливному патрубку (для легких
зерен).
Петлеобразный характер траекторий и радиальные циркуляции резко выра-
жены только для граничных зерен. При отличии плотности зерна от граничной
плотности всего на 50 кг/м3 время и амплитуда радиальных циркуляций заметно
сокращаются, а для более легких и тяжелых зерен циркуляции практически не
прослеживаются.
Отсюда следует, что время пребывания зерен в процессе зависит от разности
между их плотностями и плотностью разделения (рис. V.6). Граничные зерна на-
ходятся в гидроциклоне длительное время, на порядок и более превышающее
время нахождения зерен, отличающихся по плотности от плотности разделения
всего на 50—100 кг/м3. Легкие и тяжелые зерна быстро достигают разгрузочных
патрубков и выводятся из гидроциклона.
Таким образом, роль противоточного процесса в обеспечении высоких пока-
зателей по удельной производительности и эффективности, которые свойственны
тяжелосредным гидроциклонам, сводится к следующему:
вследствие высокой скорости перемещения и удаления из процесса зерен,
далеко отстоящих по плотности от плотности разделения, не происходит накоп-
ления обогащаемого материала и он не концентрируется в зоне интенсивного
разделения; длительное время пребывания в процессе зерен, близких по плот-
ности к граничным, т. е. зерен, наиболее труднообогатимых, обеспечивает их
многократное переобогащение; взвешивание граничных зерен на поверхности
разделения противоположно направленных ветвей потока и циркуляция в радиаль-
ном направлении труднообогатимых зерен обеспечивают возвращение непра-
вильно переместившихся зерен в характерный для их плотности продукт обога-
щения.
*
195
Экспериментальные исследования поля плотностей и механизма разделения
обогащаемого материала в цилиндроконическом и цилиндрическом тяжелосред-
ных гидроциклонах показали, что между этими аппаратами нет принципиаль-
ной разницы.
Глава 3
ТРЕБОВАНИЯ К УТЯЖЕЛИТЕЛЯМ И СВОЙСТВА СУСПЕНЗИИ
К утяжелителям, используемым для приготовления минеральных суспензий,
предъявляются определенные требования как с точки зрения их физико-механи-
ческих свойств, так и технико-экономических параметров.
Утяжелитель должен обеспечивать приготовление суспензии заданной плот-
ности при объемной концентрации, не превышающей определенного предела.
Механическая прочность утяжелителя должна быть достаточно высокой,
чтобы при длительной циркуляции не происходило его существенное измельче-
ние. В то же время утяжелитель не должен быть абразивным.
Утяжелитель должен легко отмываться от продуктов обогащения, отделяться
от тонкого угольного шлама и извлекаться из промывных вод.
Важным требованием к утяжелителю являются его дешевизна, недефицит-
ность, нерастворимость в воде, химическая инертность к компонентам обогащае-
мого угля и к материалу, из которого изготовлено оборудование.
Гранулометрический состав утяжелителя выбирается таким образом, чтобы
он обеспечивал образование относительно устойчивой к расслоению в поле силы
тяжести суспензии.
Магнитные и другие физические свойства утяжелителя определяют выбор
способа его регенерации.
Перечисленным: требованиям в наибольшей степени отвечает магнетит, поэ-
тому промышленная практика тяжелосрсдного обогащения углей в Советском
Союзе и во многих зарубежных странах базируется на магнетитовом концентрате
мокрой магнитной сепарации железорудных обогатительных фабрик, как наиболее
эффективном утяжелителе минеральных суспензий.
Магнетитовый концентрат обладает необходимыми для утяжелителя физико-
механическими параметрами: высокой плотностью — от 4300—4600 до 5000 кг/м3,
твердостью по шкале Мооса 5,5—6,5 единиц, стабильными магнитными свой-
ствами, соответствующим гранулометрическим составом.
При более или менее постоянной плотности и твердости магнетитовые кон-
центраты, используемые в качестве утяжелителей, различаются по крупности и
магнитной проницаемости.
В СССР предусматривается распределение магнетита (%) по крупности на
три сорта.
Класс, мкм
>150
<40
<20
К (крупный)
2-10
40-50
3-10
М (мелкий)
2—10
50-60
10-25
Т (тонкий)
0-5
60—75
25 — 35
Магнетитовые концентраты сортов М и Т рекомендуются для двух продукто-
вых гидроциклонов и трех продуктовых сепараторов. Концентраты сортов М
и К имеют преимущество при их использовании в двух продуктовых колесных се-
параторах. Для трех продуктовых каскадных гидроциклонов предпочтителен
сорт К.
Основными поставщиками магнетитового концентрата сорта М для угольной
промышленности служили Южный горно-обогатительный комбинат Криворож-
ского бассейна — ЮГОК (для фабрик европейской части Союза) и Соколовско-
Сарбайский горно-обогатительный комбинат — ССГОК (для фабрик Урала,
Караганды, Кузбасса и других восточных бассейнов страны). В последние годы
в магнетитах этих комбинатов из-за изменения технологии измельчения возросло
содержание самых тонких зерен «20 и 40 мкм), вследствие чего магнетиты от-
196
Таблица V. 1
Гранулометрический состав магнетитовых концентратов, %
Классы крупности, мкм
Горно-обогатительные комбинаты
Средний
диаметр
зерна,
мкм
«Южный»
«Соколовско-Сарбайский»
«Ковдорский»
«Коршуновский»
1,8	60,0	21,6	50
7,7	67,0	25,3	50
6,3	21,4	3,6	95
6,8	24,9	5,3	90
Таблица V.2
Физико-механические свойства магнетитовых концентратов
Горн о-обогатительн ые комбин аты
Плотность,
кг/м3
Относи-
тельная
магнитная
проницае-
мость
Содержание
магнитных
фракций, %
«Южный»
«Соколовско-Сарбайский»
«Ковдорский»
«Коршуновский»
4330	0,85	94,8
4680	0,97	94,5
4570	0,88	98,7
4355	0,91	95,5
несены к сорту Т. Применение тонкодисперсных утяжелителей в двухпродукто
вых колесных сепараторах привело к ухудшению показателей обогащения в них
вследствие роста вязкости суспензии, особенно при высоких плотностях разде-
ления, снижению эффективности регенерации магнетита и возрастанию его по-
терь.
С 1980 г. магнетитовый концентрат ЮГОКа поставляется обогатительным
фабрикам Донецкого бассейна, Грузии и сланцеобогатительным фабрикам Эсто-
нии и Ленинградской области. Магнетитовый концентрат ССГОКа направляется
на фабрики Карагандинского бассейна и Урала. Фабрики Печорского бассейна
обеспечиваются утяжелителем сорта К с Ковдорского горно-обогатительного ком-
бината (Мурманская обл.), а фабрики Кузбасса, Восточной Сибири и Дальнего
Востока снабжаются магнетитом сорта К с Коршуновского горно-обогатитель-
ного комбината (Иркутская обл.).
Гранулометрический состав магнетитовых концентратов представлен
в табл. V.1, а физико-механические свойства — в табл. V.2.
Содержание магнитной фракции в магнетитовом утяжелителе должно быть
не менее 90 %, а относительная магнитная проницаемость не ниже 0,7 проницае-
мости эталонной пробы магнетита, равной 1.
Эффективность тяжелосредн ого обогащения в зна-
чительной степени зависит от состояния рабочей суспензии,
которая наиболее полно характеризуется плотностью и реологическими пара-
метрами — динамической вязкостью и предельным на-
пряжением сдвига.
Плотностью суспензии рс (кг/м3) называется отношение ее
массы т к занимаемому объему V.
Рс = ^/У-
Она зависит от плотности утяжелителя и его объемной концентрации.
197.
Реологический закон, описывающий течение обычной вязкой жидкости, из-
вестен как закон Ньютона
т — (Lidf/d//.	(V. !2)
Он показывает существование пропорциональной зависимости между каса-
тельным напряжением сдвига т в плоскостях соприкосновения смежных слоев
жидкости и производной от скорости течения (скорости сдвига) по направлениям,
нормальным к этой плоскости dy/dz/. Коэффициент пропорциональности ц (Па-с)
представляет собой коэффициент динамической вязкости.
Графически уравнение (V.12) выражается прямой, проходящей через начало
координат (зависимость т — dc/dz/). Вязкость pi определяется как тангенс угла
наклона прямой к оси абсцисс.
Аналитически вязкость суспензии pi в зависимости от объемной концентра-
ции с твердой фазы с учетом взаимодействия частиц утяжелителя может быть рас-
считана по формуле Ванда
pt = piB (1 + 2,5с + 7,349с2 + 16,2с3).
где ptB — вязкость воды.
Поведение вязко-пластичных сред описывается уравнением Шведова—Бин-
гама
т — т0 + pi'dy/d^,
где т0 — предельное напряжение сдвига; pi' — коэффициент пластической вяз-
кости.
Для таких сред зависимость т= f (dv/dz/), т. е. реологическая кривая, не
проходит через начало координат, а отстоит от него по оси т на величину т0.
Предельное напряжение сдвига т0 — сила, которую необходимо приложить к си-
стеме, чтобы началось ее течение. При т0 =•- 0 уравнение Шведова—Бингама
переходит в уравнение Ньютона.
Для чистых магнетитовых суспензий при малых плотностях (примерно до
1500 кг/м3) течение подчиняется закону Ньютона, при более высоких плотностях
(1600 кг/м3 и выше) суспензия ведет себя как вязко-пластичная жидкость, тече-
ние которой описывается законом Шведова—Бингама.
При наличии предельного напряжения сдвига коэффициент вязкости является
мерой подвижности вязко-пластичной среды, он зависит от градиента скорости.
Поскольку суспензии, применяемые в промышленной практике, всегда содер-
жат какое-то количество шлама, повышающего их вязкость, можно считать, что
рабочие суспензии любой плотности являются вязко-пластичными системами.
Суждение о реологическом состоянии суспензий основывается на эксперимен-
тальном измерении вязкости и предельного напряжения сдвига при разных зна-
чениях градиента скорости с помощью вискозиметров различных систем. В лабо-
раторных условиях наиболее часто применяются капиллярные вискозиметры,
работающие под давлением.
В производственных условиях для характеристики вязкости суспензии поль-
зуются косвенным показателем — содержанием угольного шлама (класс 0—0,5
или 0—1 мм).
Предельное содержание в суспензии твердой фазы (магнетита и шлама)
составляет 32,5 %. Оно гарантирует поддержание вязкости на должном уровне,
не превышающем 7-Ю-3 Па-с. Чем выше плотность магнетитовой суспензии, тем
ниже допустимые нормы содержания в ней шлама (табл. V.3). Загрязненную сус-
пензию необходимо направлять на регенерацию, поскольку показатели разде-
ления в вязкой суспензии резко ухудшаются.
В суспензиях сравнительно малой плотности (рис. V.7, кривая /) допустимое
содержание шлама может достигать 330 кг/м3, тогда как в плотных суспензиях
(кривая 3) оно не должно превышать 100 кг/м3.
Особенно существенно на вязкость и предельное напряжение сдвига суспен-
зий высокой плотности влияют тонкие глинистые шламы, в то же время добавле-
ние глинистых шламов в суспензии низкой плотности (концентрация твердого
до 24 %) практически не сказывается на их реологических параметрах. Следова-
тельно, можно рекомендовать добавление небольшой массы шлама (глины или
бентонита) для стабилизации суспензий низкой плотности»
198
Таблица V.3
Нормы содержания в магнетитовой суспензии твердой фазы, кг/м3
Обогащение каменного угля
Плотность
суспензии,
кг/м3
Магнетит
(минимум)
Шлам
(максимум)
Обогащение антрацита
Магнетит	Шлам
(минимум)	(максимум)
1400	355	370
1500	505	320
1600	645	280
1700	795	230
1800	945	190
1900	1095	130
2000	1245	80
2100	—	1		 
595
745
905
1065
1225
1375
330
280
220
160
100
50
Важным фактором, влияю цим на показатели обогащения, является устой-
чивость магнетитовой суспензии, т. е. ее способность сохранять плотность
в ванне сепаратора по высоте. В колесных сепараторах, работающих на суспен-
зии с магнетитовым утяжелителем сортов К и М. используется восходящий поток
суспензии. Однако гидродинамическое воздействие служит одной из причин на-
рушения точности разделения. При работе с магнетитом сорта Т практически не
требуется создание восходящего потока, однако тонкодисперсный утяжелитель
способствует ухудшению реологических параметров суспензии. Потери его с про-
дуктами обогащения и при регенерации выше, чем при работе с магнетитом дру-
гих сортов.
В качестве примера на рис. V.8 показана зависимость эффективности обога-
щения Ертот вязкости суспензии р при обогащении крупного угля в тяжелосред
ном сепараторе.
При обогащении мелкого угля в тяжелосредных гидроциклонах вязкость-
суспензии также играет отрицательную роль, особенно при обогащении в каскад-
ных трехпродуктовых гидроциклонах. Накопление в суспензии шлама и рост ее
вязкости могут привести к полному прекращению двухстадиального разделения
вследствие отсутствия сгущения суспензии в I стадии процесса и сближения плот-
ностей разделения в I и 11 стадиях.
Дл я улучшения и регулирования
свойств суспензий (снижение вязкости и
0	100	200	300
Содержание силами, кг/м3
Рис. V.7. Зависимость вязкости магне-
титовой суспензии р от содержания в
ней шлама рш:
1—3 — плотность суспензии соответствен-
но 1480- 1570; 1740—1850; 1980 —2020 кг/м3
Рис. V.8. Зависимость эффектив-
ности обогащения от вязкости
суспензии
199
предельного напряжения сдвига) применяются реагенты-пептизаторы, в частности,
гексаметафосфат натрия. Использование реагентов-пептизаторов рекомендуется
при работе с сильно зашламленной суспензией и при обогащении в суспензии вы-
сокой плотности. Приготовление реагента (растворение порошка в горячей воде)
и его дозировка в емкость кондиционной суспензии осуществляются с помощью
автоматизированной установки, разработанной в ПОТТ. Расход реагента в виде
20—25 %-ного раствора составляет 1—1,5 кг/м3 суспензии.
По опытным данным, с помощью реагента-пептизатора вязкость и предель-
ное напряжение сдвига суспензии снижаются на 15—35 %, соответственно улуч-
шаются показатели процесса обогащения.
Реологические свойства суспензий могут быть улучшены также физико-
механическими воздействиями. Например, колебание суспензии с частотой 5—
8 Гц и амплитудой 6—10 мм приводит к снижению на 30—40 % ее вязкости. Мо-
жет быть применена комбинация низкочастотных колебаний и реагента-пепти-
затора.
Расчет основных параметров суспензии, представляющей собой смесь маг-
нетита и воды, основан на балансе твердой и жидкой фаз в данном объеме.
В расчетных формулах приняты следующие обозначения: рс — плотность
суспензии, кг/м3; рт — плотность твердой фазы суспензии, кг/м3; рм и рш — со-
ответственно плотности чистого магнетита (обычно рм — 4500 кг/м3) и шлама
(рш — 1700 кг/м3 для антрацита, р — 1500 кг/м3 для каменного угля); р0 —
плотность воды (р0 -- 1000 кг/м3); Кт и — соответственно объем твердой и жид-
кой фаз суспензии, м3; V — объем суспензии, м3 (V — VT + 17ж); Рт, Рм, Рш —
масса соответственно твердого, магнетита, шлама в суспензии, кг; R — Т : Ж,
1/7? = Ж ' Т — отношение массовых содержаний компонентов (твердого и
жидкого) в суспензии; Ст, См, Сш — массовая концентрация (содержание) со-
ответственно твердого, магнетита, шлама в суспензии, %; Л4Т, Мм, А1ш— объем-
ная концентрация (содержание) соответственно твердого, магнетита, шлама в сус-
пензии, %.
Масса магнетита (кг), необходимого для приготовления суспензии заданной
плотности, рассчитывается по формуле
Рм - Урм (Рс “ Ю00)/(рм - 1000).
Пример. Для приготовления V— 10 м3 суспензии плотностью рс =
— 1800 кг/м3 необходим:
магнетит
= 10-4500 (1800—1000)/(4500— 1000) - 10285,6 кг,
объем магнетита в 10 м3 суспензии
Ум х== ^м/рм 10285,6/4500 - 2,29 м3,
объем жидкого (воды)
- V — Ут - 10 — 2,29 = 7,71 м3,
массовая концентрация магнетита в суспензии:
См — 100Рм/(Крс) = 100-10285,6/(10-1800) = 57,1 %,
объемная концентрация магнетита в суспензии:
100Км/У = 100-2,29/10 - 22,9 %.
Определение плотности суспензии при известных ее обьеме, массе и плот-
ности магнетита производится с помощью формулы
Рс == 1000 Ч  Рм (рм	1000)/(Урм) •
Для принятых выше значений V, и рм
рс= 1000 + 10285,6-(4500—1000)/(10-4500) ~ 1800 кг/м3.
Контроль параметров рабочей суспензии, загрязненной шламом, в производ-
ственных условиях осуществляется двумя непосредственными измерениями:
плотности рс взвешиванием 1 дм3 (1 л) суспензии и определением содержания в ней
200
твердой фазы Рт путем фильтрования, высушивания и взвешивания осадка. Оба
определения должны быть по возможности более точными.
Средняя плотность твердого (смесь магнетита и шлама) рассчитывается
по формуле
рт = 1000Рт/[Рт — (рс -- Ю00)].
Пример. 1 дм3 суспензии весит 1,8 кг, а масса твердого осадка состав-
ляет 1,1 кг, или в пересчете на 1 м3 суспензии соответственно рс = 1800 кг/м3,
Рт = 1100 кг.
Тогда
Рт = (1100-1000)/[1100 — (1800-1000)] = 3667 кг/м3,
объем жидкой фазы
= (Рс ~ Рт)/1000 - (1800— 1100)/Ю00 = 0,7 м3,
объем твердой фазы
VT - 1—0,7 - 0,3 м3.
Таким образом, в контролируемой суспензии обьемная концентрация твер-
дой фазы меньше предельно допустимой (32,5 %).
Массовое содержание шлама в твердой фазе суспензии определяется с по-
мощью уравнения
Рш — РтРш (Рм	Рт)/[Рт (Рм Рш)]
или
PUi = 1100-1500-(4500—3667)/Г3667-(4500— 1500) ] - 124,9 кг,
где для каменного угля принято рш — 1500 кг/м3, рм — 4500 кг/м3.
Массовое содержание магнетита:
Рм = Рт — Рш = И00 — 124,9 - 975,1 кг.
Полученные значения укладываются в нормы, представленные в табл. V.3
для суспензии с рс = 1800 кг/м3; Рм — 975,1 (>945), Рш — 124,9 (<190).
Массовая концентрация твердого, шлама и магнетита в суспензии:
Ст - 100Рт/рс - 100-1100/1800 = 61,1 %-
Сш - 100Рш/рс = 100-124,9/1800 = 6,9 %;
См - 100Рм/рс = 100-975,1/1800 = 54,2 %;
Ст = Сш Ч- См - 6,9 + 54,2 = 61,1 о/о.
Объемная концентрация твердого, шлама и магнетита в суспензии:
Л4Ш ---- ЮОУш/V - 100Рш/(ршУ) = 100-124,9/(1500-1) = 8,3 %;
/Им - 100VM/V = 100PM/(pMV) = 100-975,1/(4500-1) -21,7 %;
Мт - Л4Ш Ч- Мм - 8,3 Ч- 21,7 - 30 %.
Если известны массовое (или объемное) содержание шлама и магнетита и их
плотности, то плотность твердой фазы суспензии может быть рассчитана по фор-
муле
— -Рщ Ч~ м
Рш/Рш 4" Рм/Рм
Пользуясь приведенными выше значениями, получим
124,9 4-975,1	_ q,__	. _
Рт 124,9/1500 + 975,1/4500	3667 кг/м •
201
Отношение массовых содержаний компонентов рассчитывается по формуле
7? Т : Ж - Рт (рс - Ю00)/[(рг - рс) 1000]
или
3667 (1800 — 1000)
(3667 — 1800) 1000
= 1,57(Г:Ж = 1,57: I),
1/7? = 0,64 (Ж: Т = 0,64; 1).
Для расчета параметров суспензии предложена номограмма Майера—
Делла, однако при практическом пользовании ею (даже при большом масштабе)
получаются лишь приближенные значения. Аналитические методы расчета дают
более точные результаты.
Глава 4
ОБОРУДОВАНИЕ
§ 1. Тяжелосредные сепараторы
Сепараторы с выгрузкой осевшей фракции элеваторным колесом нашли
наибольшее применение. При разделении крупного угля на два продукта при-
меняются сепараторы с одной ванной, при разделении на три продукта — се-
параторы с двумя ваннами (рис. V.9) либо установленные последовательно два
однованных сепаратора.
С 1970 г. Ворошиловградским заводом угольного машиностроения им. Пар-
хоменко начато промышленное производство отечественных двухпродуктовых
сепараторов с вертикальным элеваторным колесом СКВ, разработанных Гипро-
машуглеобогащением.
Выпускавшиеся до 1970 г. сепараторы СК с наклонным элеваторным колесом
постепенно заменяются сепараторами СКВ.
Основные узлы сепаратора СКВ (рис. V* 10): корпус с рабочей ван-
ной, элеваторное колесо, гребковое устройство, приводы вращения элеватор-
ного колеса и гребкового устройства.
В корпусе сепаратора 1 смонтированы основные узлы и механизмы: элеватор-
ное колесо 7 с приводом 3, гребковый механизм 4 с приводом, опорные катки 6
элеваторного колеса, желоб 5 для выгрузки легкого продукта. Корпус имеет
четыре опорных кронштейна для установки сепаратора на раме или опорных
балках.
Исходный продукт по загрузочному желобу 2 поступает в рабочую ванну
сепаратора. Через нижний патрубок корпуса в ванну подается суспензия, кото-
рая разделяется на транспортный (горизонтальный) и восходящий (вертикаль-
ный) потоки. Хорошо отрегулированные подача и отвод суспензии обеспечивают
ее обмен в ванне "сепаратора и непрерывную циркуляцию. В зависимости от
производительности сепаратора высота слоя суспензии, переливающейся через
порог разгрузочного желоба, составляет 30—80 мм.
В ванне сепаратора исходный уголь разделяется в магнетитовой суспензии
на всплывшую (легкий продукт) и потонувшую (тяжелый продукт) фракции.
Передвижение всплывшей фракции вдоль ванны осуществляется транспортным
потоком, а разгрузка — гребковым механизмом. Потонувшая фракция оседает
на дно ванны и с помощью ковшей 9 элеваторного колеса при его вращении
выгружается из сепаратора.
Элеваторное колесо беговой дорожкой опирается на катки, снабженные
винтами 11 для регулировки положения колеса относительно корпуса сепара-
тора. Расположенные в ковшах решетки /2 под действием собственной массы пово-
рачиваются на шарнирах 10, открывая разгрузочные 8 и загрузочные 13 окна.
Для удобства компоновки на фабриках сепараторы СКВ выпускаются в пра-
вом и левом исполнениях.
202
Qj
Рис. V.9. Процессы и оборудование для тяжелосредного обогащения углей
Рис. V.10. Сепаратор СКВ с вертикальным элеваторным колесом двухпродукто-
вый
Модификацией сепаратора СКВ32 является сепаратор СКВС32, предназна-
ченный для обогащения сланца. Он имеет шесть вместо восьми ковшей элеватор-
ного колеса, что позволяет обогащать сланец крупностью до 500 мм. Сепара-
торы СКВС32 выпускаются Ворошиловградским заводом угольного машинострое-
ния им. Пархоменко по индивидуальным заказам.
С целью повышения надежности и долговечности сепараторов СКВ Гипро-
машуглеобогащением создана новая конструкция элеваторного колеса, в которой
стационарная колосниковая решетка ковшей заменена каскадной, состоящей из
перекрывающих друг друга пластин с щелями между ними, колосники откидной
203
19
20
двухпродуктовый с вертикальным элеваторным
Рис. V.11. Сепаратор СКВП
колесом с длинной ванной
решетки выполнены из нержавеющей стали круглого профиля и имеют расширя-
ющийся по ходу движения материала зазор. Усилено крепление откидных ре-
шеток, что исключает их отрыв; футеровка беговой дорожки колеса и листы,
образующие внутреннюю часть ковша, изготовлены из нержавеющей стали;
улучшено их крепление к беговой дорожке.
Промышленные испытания элеваторного колеса новой конструкции в тече-
ние длительного времени показали его высокую работоспособность и незначи-
тельный износ деталей. Ковши нового колеса примерно вдвое быстрей освобож-
даются от суспензии, чем серийные, в щелях откидной решетки заклинивается
значительно меньше «трудных» зерен.
Создан также новый привод элеваторного колеса со звездочкой из износо-
стойкого сплава с литыми необработанными зубьями. Этот привод, по данным
испытаний, должен работать в два раза дольше серийного.
Произведена футеровка ванны листами из нержавеющей стали, что повысит
срок ее службы примерно в пять раз по сравнению с футеровкой из углеро-
дистой стали.
Изменена конструкция опорных катков элеваторного колеса. Увеличен
диаметр вала катков, подшипники вынесены из зоны возможного попадания
суспензии, взамен реборд применены съемные накладки из термообработанной
стали. Катки повышенной надежности приняты заводом-изготовителем к про-
изводству, срок их службы превышает в 2—2,5 раза срок службы катков
старой конструкции.
На основании исследовательских данных ПОТТ Гипромашуглеобогащенисм
был разработан усовершенствованный промышленный сепаратор СКВП32.
Ворошиловградским заводом угольного машиностроения им. Пархоменко изго-
товлены две модификации сепаратора — с удлиненной ванной, что обеспечивает
повышенную производительность машины, и с короткой ванной, которая повто-
ряет габариты ванны серийного сепаратора СКВ32.
Основные узлы сепаратора СКВП32 с длинной ванной
(рис. V. 11): корпус с рабочей ванной, элеваторное колесо, загрузочно-распреде-
лительное устройство, гребковое устройство, приводы элеваторного колеса, за-
грузочно-распределительного и гребкового устройств.
Корпус 1 сепаратора для облегчения сборки и монтажа выполнен из отдель-
ных частей — днища, двух боковых секций, загрузочного лотка и разгрузочного
желоба. Цилиндрическая часть корпуса (ванна) имеет футеровку из нержаве-
ющей стали. Для выпуска из ванны суспензии (после окончания работы) в ниж-
ней части корпуса предусмотрено выпускное устройство 7. В корпусе крепятся
основные узлы и механизмы сепаратора: элеваторное колесо 6 для выгрузки
204
Рис. V.12. Сепаратор СТТ трехпродуктовый с вертикальными элеваторными
колесами:
1 и 10 — ванны породного и промпродуктового отделений; 2 — погружатель; 3 - за-
грузочный желоб; 4 — смесительный желоб; 5 и 7 — элеваторные колеса с приводами;
6 — труба для подачи слива регенерационного сепаратора на разбавление суспензии
в промпродуктовом отделении; 8 — гребковый механизм с приводом; 9 — желоб для вы-
грузки концентрата; 11 — отбойник для суспензии; 12 — роторный перегружатель;
13 - - перегородка
потонувшего продукта с приводом 18', загрузочно-распределительное устройство,
состоящее из загрузочного желоба 12 с течкой, патрубка //для подвода суспен-
зии, жалюзийной решетки 10 для равномерного распределения транспортного
потока суспензии, лопастного погружателя Р, кармана £для подачи восходящего
потока суспензии; разгрузочный гребковый механизм 14 с лопастями /5, ко-
жух 13 желоба для выгрузки всплывшего продукта, опорные катки 20 элева-
торного колеса. Кроме того, на корпусе крепятся общий привод качаний жалю-
зийной решетки и вращения разгрузочного гребкового устройства.
irH Вертикальное элеваторное колесо опирается на катки и приводится во вра-
щение от звездочек двух приводов, расположенных по обе стороны колеса, через
втулки и цевки. Колесо оснащено съемными ковшами 4, 5. Загрузка ковшей по-
тонувшим продуктом осуществляется через загрузочные окна 5, а выгрузка —
через разгрузочные окна 19. Для этой цели ковши снабжены откидными лопа-
стями 2, крепящимися к ковшам шарнирно. Лопасти представляют собой решетку,
состоящую из колосников, приваренных к гребенке и соединенных стержнями.
При вращении элеваторного колеса лопасти под действием силы тяжести повора-
чиваются, открывая загрузочные и разгрузочные окна ковшей.
Всплывший продукт разгрузочным гребковым механизмом со свободно
подвешенными лопастями через порог 16 и сито 17 предварительного сброса
суспензии с щелевидными решетками выгружается из сепаратора.
Ml Сепаратор СКВП32 с короткой ванной отличается от
сепаратора СКВП32 с длинной ванной отсутствием загрузочно-распределитель-
ного устройства, вместо которого установлен обычный загрузочный желоб.
В конструкции обеих модификаций сепаратора СКВП32 учтены все меро-
приятия, направленные на повышение надежности и долговечности серийных
сепараторов СКВ (усиление и улучшение конструкции, применение материалов
повышенного качества).
Т рехпродуктовы й_с епаратор СТТ разработан Гппромаш-
углеобогащением.
Основные узлы сепаратора (рис. V. 12): корпус, элеваторные колеса, погру-
жатель, перегружатель, гребковый механизм, приводы.
205
В сепараторе СТТ с двумя ваннами разделение угля про-
изводится по двум плотностям в одном потоке суспензии с единым циклом ее
циркуляции.
Исходный уголь по загрузочному желобу поступает в ванну породного отде-
ления сепаратора, где он с помощью роторного погружателя равномерно распре-
деляется по ширине ванны и погружается в суспензию. Рабочая суспензия по-
дается по патрубку в загрузочный желоб, создавая транспортный горизонталь-
ный поток. В ванне породного отделения разделение осуществляется по высокой
плотности, потонувший продукт (отходы) выгружается элеваторным колесом,
а всплывший продукт (смесь концентрата с промпродуктом) транспортируется
вдоль ванны и с помощью роторного перегружателя передается в ванну промпро-
дуктового отделения. Перегородка между ваннами не допускает перетекания
суспензии меньшей плотности из второй ванны в первую. Потонувший во второй
ванне продукт (промпродукт) выгружается элеваторным колесом, а всплывший
продукт (концентрат) потоком суспензии перемещается вдоль ванны и удаляется
через сливной порог с помощью гребкового механизма.
В породное отделение сепаратора поступает суспензия, имеющая плотность,
необходимую для выделения отходов (например, 1900 кг/м3). В промпродуктовое
отделение, куда суспензия из первого отделения переходит вместе со всплывшим
продуктом, подается слив регенерационных сепараторов для ее разбавления и
доведения до плотности, необходимой при разделении на концентрат и пром-
продукт (например, 1450 кг/м3). Плотность суспензии в обоих отделениях контро-
лируется и поддерживается автоматическими регуляторами.
Таблица V.4
Технические характеристики
отечественных тяжелосредных колесных сепараторов
Параметры
Двухпродуктовые			Трехпро- дуктовые
СКВ20	СКВ32	СКВП32 *	
			СТТ20
Максимальная производитель-
ность по питанию, т/ч, при круп-
ности, мм:
13—300
25—30
Максимальная производитель-
ность по питанию, %, по фрак-
ции:
всплывшей
потонувшей
Ширина ванны, мм
Объем суспензии в ванне, м3
Диаметр элеваторного колеса,
мм
Мощность электродвигателей,
кВт
Габаритные размеры, мм, не
более:
длина
ширина
высота
Масса, т, не более
190
240
75
75
2000
8
4000
7,7
4400
4500
4200
16,5
Изготовитель — Ворошиловградский завод
300
380
75
75
3200
18
5450
13,2
5500
6000
5700
27,5
угольного
390 (300)
500 (380)
75 (75)
75 (75)
3200 (3200)
27(18)
5450 (5450)
21,2 (13,2)
190
240
75
75
2000
2X8
2X4000
17,6
7500 (6500)
6500 (6500)
6000 (6000)
36 (31)
машиностроения
7800
4800
4500
37
им. Пар-
хоменко
* Опытно-промышленный образец сепаратора с длинной ванной, в скобках —
данные для сепаратора с короткой ванной.
206
Трех продуктовый сепаратор заменяет два последовательно установленных
двухпродуктовых сепаратора, благодаря чему упрощаются аппаратурные схемы
тяжелосредных комплексов для обогащения коксующихся углей, которые не-
обходимо разделять на три продукта.
Технические характеристики отечественных тяжелосредных сепараторов
приведены в табл. V.4.
За рубежом для обогащения углей в минеральных суспензиях с разделением
их на два продукта применяются в основном колесные, конвейерные, барабанные
и конусные сепараторы.
Наиболее широкое распространение получили сепараторы с элеваторным
колесом «Диса» (ПНР), «Дрюбой» (Франция), «Теска», «Ведаг» и «Гумбольдт»
(ФРГ) (табл. V.5).
Двухпродуктовые сепараторы «Диса» (ПНР) снабжены подвешенным на
движущемся ремне элеваторным колесом, выгружающим потонувший продукт
в желоб, расположенный внутри колеса. Сепараторы выпускаются с ванной
шириной 2000, 3000 и 4000 мм.
Сепаратор «Дрюбой» выпускается восьми типоразмеров с ванной шириной
от 800 до 5000 мм и применяется во многих странах — ЧССР, Франции, США,
Японии, Великобритании, Австралии.
В ФРГ, США, Великобритании, Японии на фабриках работают сепараторы
«Теска». В этих сепараторах элеваторное колесо выполнено в форме барабана.
Выпускают четыре типоразмера сепаратора с ванной шириной от 1500 до 3500 мм.
Таблица V.5
Технические характеристики двух- и трехпродуктовых
зарубежных тяжелосредных колесных сепараторов *
	Двухпродуктовые				Трехпродуктовые			
Параметры		А ад о	А		А	А О	А	А
	СО о	ю 2	£ (J	а	а о	2	CJ	а
		§		СП			О	
	'v'	У	'v'	V				¥
Производительность, т/ч:								
по питанию	До	335	440	150	До	До	До	До
	300				300	200	300	300
по потонувшему про-	До	335	440	150	До	 		
дукту	200				200			
Крупность обогащае-	20—	10—	10—	10—	20—	6-300	6-300	6—300
мого угля, мм	200	300	400	150	200			
Ширина ванны, мм	3000	3200	3500	1800	3000+	2200	2000+	2000+
					+2000		+ 1200	+1200
Объем суспензии в ван-	15	26	•		15+12	10		
не, м3 Диаметр элеваторного	4600	5350	6200	4300	4600	1 —						
колеса, мм Мощность электродви- гателей, кВт Габаритные размеры,	14						5,9	25	- 	—  			
мм:								
длина	6100	6130		2800	6900	6100	 «	1600
ширина 		4900	6100		4620	6400	6100	—	7200
высота	8150	5300	—-	5380	8150	5100	*  	6840
Масса, т	23	35	•		17,6	43,3	 —		19,9
* Техническая характеристика приведена для наиболее распространенного типо-
размера сепаратора.
207
Сепаратор «Ведаг» имеет вертикальное элеваторное колесо, перфорирован-
ные ковши которого выгружают потонувший продукт во внутренний отводящий
желоб.
Во многих странах мира (ПНР, Австралии, Великобритании, США, ФРГ)
продолжают эксплуатировать конвейерные сепараторы различных типов с лен-
точными, скребковыми, шнековыми и цепными конвейерами — «Мак-Нэлли»,
«Тромп», «Барвойс», «Гумбольдт», «Либар» с ванной шириной 2000—2700 мм и др.
Из барабанных сепараторов за рубежом наиболее известны «Вемко» и «Крупп-
Гардинг».
Сепаратор «Вемко» (США, фирма «Вестерн машинери компани») имеет вид
барабана с элеваторными (перфорированными) продольными полками, которые
поднимают потонувший продукт и выгружают его в желоб, проходящий внутри
барабана. Сепаратор «Вемко» выпускается с барабаном диаметром от 1220 до
4000 мм и длиной от 1200 до 7100 мм.
Конусный сепаратор «Чанса» применяется для обогащения углей в водно-
песчаных суспензиях. Этот аппарат эксплуатируется в ПНР, США, Австралии,
Великобритании и других странах.
За рубежом также выпускаются трехпродуктовые сепараторы, однако в них
разделение по двум плотностям ведется в соединенных в одном агрегате двух
двухпродуктовых сепараторах с двумя циклами циркуляции суспензии. В числе
сепараторов со сдвоенной ванной наиболее известны сепараторы «Диса» (ПНР),
«Вемко» (США), «Ведаг» и «Теска» (ФРГ), сепаратор «Дрюбой» с одной ванной,
разделенной на две части.
В сдвоенном колесном сепараторе «Теска» поток разделяемого материала и
суспензии движется перпендикулярно к оси ванны, все продукты разгружаются
в одну сторону, что дает возможность размещать обезвоживающе-промывочные
грохоты параллельно.
Трехпродуктовый барабанный сепаратор «Вемко» состоит из двух бараба-
нов, последовательно смонтированных в один агрегат.
В отличие от отечественного сепаратора СТТ в зарубежных машинах разде-
ление идет от меньшей плотности к большей.
§ 2. Тяжелосредные гидроциклоны
Двух- и трехпродуктовые тяжелосредные гидроциклоны (см. рис. V.9) пред-
назначены для обогащения мелких и средних классов каменных углей, антра-
цитов и сланца, а также для переобогащения промпродукта. Крупность обога-
щаемого материала находится в пределах 0,5—40 мм. При условии обеспечения
раздельной регенерации вод после промывки продуктов обогащения нижний
предел крупности эффективно обогащаемого в гидроциклонах материала может
быть снижен до 0,2 мм.
Конструкция двух- и трехпродуктовых тяжелосредных гидроциклонов раз-
работана Гипромашуглеобогащением совместно с НОТТ и УкрНИИУглеобога-
щением.
Установочные серии тяжелосредных гидроциклонов типа ГТ500, ГТ630
и ГТ710 (двухпродуктовые), а также ГТ630/500 и ГТ710/500 (трехпродуктовые)
в износостойком исполнении изготовлены экспериментальной базой УкрНИИ-
У г л еоб ог а ще н и я.
Тяжелосредные гидроциклонные установки комплектуются грохотами обес-
шламливающими и обезвоживающими (промывочными), дуговыми, насосами,
баками регулирующими, смесителями, делителями. Применяются также сбор-
ники кондиционной и разбавленной суспензии.
На рис. V. 13 показан двухпродуктовый тяжелосредный
г и д р о ц и к л о н.
Смесь угля с суспензией поступает в ги дроциклон под напором по питающему
патрубку, расположенному тангенциально к цилиндрической загрузочной ка-
мере. Легкий продукт (концентрат) с основной массой осветленной суспензии
выводится из гидроциклопа через сливной патрубок и удаляется через сливную
камеру. Тяжелый продукт (отходы) выгружается через нижнюю насадку в прием-
ную камеру вместе со сгущенной суспензией.
208
Рис. V-13. Гидроциклом двухпро-
дуктовый тяжелосредный ГТ710:
1 — камера цилиндрическая загрузоч-
ная; 2, 6 — переходники; 3 — камера
сливная; 4 — отборник давления; 5 —
манометр; 7 — патрубок питающий;
8 — патрубок сливной; 9 — конический
корпус; 10 — насадка нижняя; 11 —
камера приемная; 12 — рама опорная;
13 — устройство распределительное
Распределительное устройство служит для распределения отходов по ширине
сита грохота.
Рабочие поверхности гидроциклона футерованы износостойкими материалами.
Внутренняя часть аппарата защищена плитками из монолитного поликристалли-
ческого карбида кремния. Патрубки и приемная камера выполнены из двух-
слойной коррозионностойкой стали. Боковые стенки камеры распределителя фу-
терованы шла коси талловым и плитками.
Трех продуктовый каскадный тяжелосредный
гидроциклон (рис. V.14) представляет собой аппарат, состоящий из
цилиндрической и цилиндроконической секций, соединенных между собой пере-
ходным патрубком.
Аппарат такого типа применяется только в отечественной промышленной
практике обогащения. За рубежом при необходимости разделения материала на
три продукта устанавливаются последовательно два двухпродуктовых гидро-
циклона.
Способ обогащения углей в каскадных тяжелосредных гидроциклонах позво-
ляет получать в едином потоке суспензии^три конечных продукта.
Исходная смесь угля с суспензией поступает под напором в первую секцию
гидроциклона по тангенциальному питающему патрубку. Легкий продукт (кон-
центрат) с потоком осветленной суспензии выводится через сливной патрубок пер-
вой секции и удаляется через сливную камеру. Тяжелый продукт (смесь пром-
продукта и отходов) через переходной патрубок вместе с ^потоком
Рис. V.14. Гидроциклон трехпродуктовый тяжелосредный каскадный ГТ 710/500:
1, 19 -- камеры загрузочные; 2, 6, 15, 16, 20 -  патрубок переходный; 3, 21 — камеры
сливные; 4 — отборник давления; 5 — манометр; 7 — патрубок питающий; 8, И — па-
трубки сливные; 9 — корпус цилиндрический; 10 — камера разгрузочная; 12 — корпус
конический; 13 — насадка нижняя; 14 — камера приемная; 17 — рама; 18 — устройство
распределительное
209
Таблица V.6
Технические характеристики двух- и трехпродуктовых отечественных тяжелосредных гидроциклонов
Параметры	Двухпродуктовые			Трехпродуктовые	
	ГТ500	ГТ630	ГТ710	ГТ630/500	ГТ710/500
Производительность:
по углю, т/ч
по суспензии, м®/ч
Крупность обогащаемого материала, мм
Внутренний диаметр, мм:
первой секции
второй секции
Угол конусности конической части, градус
Размеры, мм:
входного патрубка
переходного патрубка
Диаметр патрубков, мм:
сливного первой секции
сливного второй секции
нижней насадки
Пьезометрический напор питания на входе,
м, не менее
Габаритные размеры, мм, не более:
длина
ширина
высота
Масса, т, не более
50	80	100	80	100
160	250	300	250	300
0,5 (0,2)—25	0,5 (0,2)—25	0,5 (0,2)—40	0,5 (0,2)—25	0,5 (0,2)—40
500	630	710	630	710
 	—		500	500
20	20	20	20	20
150X150	150Х 150	205X130	150Х 150	205Х130
——	——*		►	150Х 150	150X150
220	240	270; 320	240	270; 320
		—.		200; 220	220; 240
130; 150; 180	130; 150; 180	130; 150; 180	ПО; 130; 150	НО; 120; 130
4,5	6	6,5	6	6,5
2530	3170	3700	3580	4800
930	940	1200	1580	1800
2000	2200	3500	3620	4000
1,09	1,15	2	2,05	3,1
сгущенной суспензии поступает во вторую секцию гидроциклона. Таким образом,
из первой секции во вторую переходит сгущенная суспензия, которая для нее
является разделительной средой. Через сливной патрубок и сливную камеру
второй секции выгружается промпродукт вместе с потоком осветленной в этой
секции суспензии, а через нижнюю насадку и приемную камеру — отходы со
сгущенной суспензией.
Рабочие поверхности трехпродуктового гидроциклона, подверженные абра-
зивному изнашиванию, как и в двух продуктовом гидроциклоне, защищены изно-
состойкой футеровкой.
Технические характеристики отечественных двух- и трех продуктовых тяже-
лосредных гидроциклонов приведены в табл. V.6.
Бак регулирующий БР-3(рис. V.15) служит для распределения
рабочей суспензии заданной плотности на два регулируемых потока.
Смесительные камеры предназначены для приема рабочей суспензии, пода-
ваемой насосами по нагнетательным трубопроводам. Гидродинамический напор
суспензии гасится с помощью гасителей, установленных над смесительными ка-
мерами. Суспензия через перегородку попадает в промежуточную камеру, а из
нее через регулируемую щель в перегородке поступает в напорную камеру,
откуда она подается в смесительное отделение смесителя. Щель в перегородке
между промежуточной и напорной камерой регулируют с помощью шибера, пере-
мещаемого посредством винта и маховика. Избыточная суспензия через порог,
Рис. V.15. Бак регулирующий БР-3:
Л 2 — камеры смесительные; 3, 7, 14 — перегородки; 4 — гаситель; 5 — маховик; 6 —
винт; 8, 9 — камеры напорные; 10 — камера промежуточная; 11 — шибер; 12 — лапа
опорная; 13 — планки съемные
211
состоящий из съемных планок, поступает во вторую напорную камеру, из которой
она подается в напорное отделение смесителя. Опорные лапы служат для уста-
новки бака на раме или площадке.
Внутренние рабочие поверхности бака футерованы износостойким ма-
териалом.
Смеситель предназначен для решения двух технологических задач: смешения
обогащаемого угля и рабочей суспензии и обеспечения постоянного заданного
пьезометрического напора полученного потока на входе в гидроциклов.
^Пьезометрический напор смеси обеспечивается тем, что смеситель, соеди-
ненный трубопроводом с питающим патрубком гидроциклона, размещается над
ним на необходимой высоте и заполнен суспензией до постоянного уровня. Для
этого в смеситель из бака подается суспензия в объеме, превышающем произво-
дительность гидроциклона, при этом избыточная суспензия непрерывно удаляется
из смесителя, переливаясь через специальный порог. Конструкция смесителя
предотвращает попадание угля в перелив.
Смесители изготовляются в однокамерном (С-3) и д в у х-
камерном (С-4) исполнениях для питания соответственно одного пли двух
гидроциклонов смесью угля и суспензии.
В однокамерном смесителе (рис. V.16) уголь подают в смесительное отделе-
ние через решетку, которая предотвращает попадание в смеситель кусков >40 мм
и посторонних предметов. В смесительное и напорное отделения поступает поток
суспензии из регулирующего бака. Избыточный объем суспензии переходит из
напорного отделения в смесительное через калиброванное отверстие в заслонке.
Уровень суспензии в смесительном отделении поддерживается ниже уровня в на-
порном отделении на 300—400 мм. Уголь с суспензией через нижнюю воронку
по напорному трубопроводу поступает в гидроциклон. Сечение напорного отделе-
ния регулируется шибером. Избыток суспензии из этого отделения отводится
через специальный патрубок, наличие перелива из патрубка является условием
нормальной работы смесителя.
Датчик уровня в смесительном отделении, соединенный с сигнальной систе-
мой, контролирует необходимый уровень суспензии.
Рис. V.17. Делитель сус-
пензии Д-2:	.
1 — корпус; 2,	7 — отделе-
ния; 3 — раструб; 4 — ось;
5 — подводящий патрубок;
6 — площадка; 8 — перего-
родка; 9 — патрубок отводящий
Рис. V.16. Смеситель С-3 однокамерный:
1 — воронка общая; 2 — заслонка; 3 — напорное от-
деление; 4 — патрубок отводной; 5 — шибер; 6 —
датчик уровня; 7 — направляющая; 8 — решетка;
9 — смесительное отделение; 10 — воронка общая;
11 — опорные лапы; 12, 13 — стенки съемные; 14 —
люк
212
Таблица' V.7
«Ata.
Технические характеристики специального оборудования
тяжелосредных гидроциклэнных комплексов
Па р а метры	Бак регули- рующий Б Р-3 ►	Смесители		Дели- тель Д2
		однока- мерный С-3	двухка- мерный С-4	
Производительность, не более: по суспензии, м3/ч	350	300	600	150
по углю, т/ч		—	120	240	—
Крупность материала, мм	——	До 40	До 40	— 
Габаритные размеры, мм, не более: длина	2000	2100	1900	1250
ширина	1100	1100	2500	530
высота	2000	3200	3300	1300
Масса (без футеровки), т, не более	1,75	1,8	3	0,3
Для осмотра смесительного и напорного отделений и для замены износостой-
кой футеровки предусмотрен смотровой люк и съемные стенки.
Двухкамерный смеситель по конструкции отличается от однокамерного нали-
чием в нижней части двух воронок, что позволяет подключать напорные трубо-
проводы к двум гидроциклонам. В нижней части напорного отделения установлены
две заслонки с калиброванными отверстиями, что обеспечивает определенный
расход суспензии, поступающей в смесительное отделение, и ее стабильный уро-
вень в последнем.
Делитель Д-2 (рис. V. 17), предназначенный для отвода части конди-
ционной суспензии из потока на регенерацию, обычно устанавливается после
дуговых грохотов, отделяющих кондиционную суспензию от продуктов обогаще-
ния.
Суспензия поступает в делитель через подводящий патрубок и шарнирно
подвешенный на оси раструб, который плавно перемещается поперек перегородки
между отделениями.
В нижней части каждого отделения имеются патрубки для отвода суспензии.
В зависимости от положения раструба относительно перегородки суспензия
может частично или полностью выводиться на регенерацию либо направляться
через сборник кондиционной суспензии в циркуляцию.
К корпусу делителя приварена площадка для установки исполнительного
механизма из комплекса автоматического регулирования плотности суспензии.
Все рабочие поверхности делителя, соприкасающиеся с абразивной средой,
защищены износостойкими материалами.
Технические характеристики специального оборудования гидроциклонных
комплексов приведены в табл. V.7.
К вспомогательному оборудованию, предназначенному для оснащения тяже-
лосредных установок для обогащения крупного и мелкого углей, относятся
сборники суспензии СБ и СБИ.
Сборники суспензии СБ и СБН разработаны Гипромашуглеобогащением,
они выпускаются по отдельным заказам Ясиноватским машиностроительным
заводом, а также ремонтно-механическими заводами производственных объеди-
нений.
Сборники суспензии предназначены для хранения и приема рабочей (СБ)
и разбавленной (СБН) суспензий (табл. V.8).
Сборники представляют собой сосуды цилиндроконической формы, сварен-
ные из листовой стали. В нижней разгрузочной части каждый сборник оснащен
несколькими патрубками для присоединения рабочего и резервного насосов,
аварийного выпуска суспензии, соединения сборников между собой, подачи
под давлением воздуха с целью размешивания суспензии перед запуском тяжело-
средной установки. Для предотвращения попадания в сборники кусков угля
213
Таблица V.8
Технические характеристики сборников суспензии
Параметр
СБ15	СБЗО	СБН15	СБНЗО
Объем, м3
Диаметр, мм
Высота, мм
Давление (избыточное)
воздуха для размешива-
ния суспензии, МПа
Диаметр патрубков, мм,
не менее:
для суспензии
для воздуха
Масса, т
15
2900
4600
0,54—0,59
30
4500
5070
0,54—0,59
15
2900
4600
0,54—0,59
30
4500
5070
0,54—0,59
и посторонних предметов на них смонтирована защитная решетка с оградитель-
ными листами.
Сборники СБ 15 и СБН15 комплектуются двумя специальными шиберными
задвижками ШЗ-175, а сборники СБЗО и СБНЗО — двумя задвижками ШЗ-200.
Максимальный объем сборников 30 м3, что обеспечивает нормальную экс-
плуатацию сепараторов с ванной шириной 3200 мм и гидроциклонов диаметром
710 мм.
Внутренние поверхности сборников футерованы износостойкими материа-
лами.
Зарубежные двухпродуктовые цилиндрокони-
ческие тяжелосредные гидроциклоны разработаны голлан-
дской фирмой ДСМ («Датч стаатс майн») (табл. V.9). Они применяются на обо-
гатительных фабриках многих стран. Гидроциклоны выпускаются как самой
фирмой, так и по лицензии ДСМ машиностроительными фирмами разных стран
(например, фирмами «Польмаг» в ПНР, ВЖКГ в ЧССР, «Ведаг» в ФРГ и др.).
Особенностью гидроциклона ДСМ является отсутствие на корпусе стационар-
ных соединительных фланцев. Прикрепление сливной камеры и сменных насадок
к корпусу осуществлено при помощи съемных фланцев и закрепительных колец.
Цилиндроконический двухпродуктовый тяжелосредный гидроциклон «Цик*
лоид» производится в США фирмой «Мак—Нэлли». Он отличается от гидро-
циклона ДСМ подводом питания с помощью спирального, а не тангенциального
патрубка.
Определенный интерес представляет конструкция «перевернутого» тяжело-
средного вихревого гидроциклона фирмы «Осака Шипбилдинг» (Япония). Кроме
расположения конуса вершиной вверх, что потребовало создания приемной
воронки для тяжелого продукта специальной формы, конструктивными особен-
ностями аппарата являются несколько больший размер насадки у вершины ко-
нуса (по сравнению с двухпродуктовыми гидроциклонами других типов) и наличие
специальной трубы для сообщения воздушного столба гидроциклона с атмо-
сферой.
Поскольку в обычных гидроциклонах (ГТ, ДСМ, «Циклоид» и др.) наимень-
шее проходное сечение имеет насадка у вершины конуса, то увеличение ее раз-
мера в «перевернутом» гидроциклоне обеспечивает повышение предельной круп-
ности обогащаемого угля и производительности.
В Великобритании выпускается и эксплуатируется цилиндрическая моди-
фикация двух продуктового тяжелосредного гидроциклона «Ворсил» (диаметр
до 760 мм, производительность 100 т/ч). Питание в цилиндрический корпус по-
дается по тангенциальному патрубку в верхней части. Роль сливного патрубка
для вывода концентрата и части суспензии выполняет сливной стакан, проходя-
щий через дно цилиндра и не доходящий до уровня загрузочного патрубка.
214
Таблица V.9
Технические характеристики основных типов
зарубежных двухпродуктовых тяжелосредных гидроциклонов *
Параметры
Польмаг ВЖКГ
(ПНР) (ЧССР)
ДСМ
(Нидер-
ланды)
Циклоид
(США)
Вихре-
вой
(Япония)
Производительность:
по углю, т/ч
по суспензии, м3/ч
Крупность обогащаемого
материала, мм
Внутренний диаметр, мм
Угол конусности кониче-
ской части, градус
Диаметр патрубков, мм:
входного
сливного
нижней насадки
Пьезометрический напор пи-
тания на входе, м
Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота
Масса, кг
105 205 0,5—50	70 190 0,5-40	100 320 0,5-50	90 Нет данных 0,5—50	80 375 0,5—75
700	600	700	700	500
20	20	20	Нет	20
			данных	
280	108X108	210	-	200
300	260	280	——	230
195, 210,	120—180	210	им	200
225				
6,3	5,5	6,5				6,0
2640	2550	Нет				Нет
		данных		данных
890	1050	1 	—- —	 
1390	1050		—— 	
2250	960	1850	•			—' —
* Технические характеристики приведены для наибольшего типоразмера гидро-
циклона каждой фирмы.
Тяжелый продукт удаляется в нижней части цилиндра через тангенциальный
патрубок, к которому присоединена специальная камера противодавления.
Зарубежные гидроциклоны футерованы различными твердыми сплавами —
главным образом сплавом «Нихард».
§ 3. Сепараторы для регенерации магнетитовой суспензии
В тяжелосредных установках для регенерации магнетитовой суспензии
применяются электромагнитные сепараторы ЭБМ80/170 и ЭВМ 80/250 (см.
рис. V.9), которые отличаются только длиной барабана (1700 и 2500 мм соответ-
ственно).
Сепараторы ЭВМ 80/170 и ЭВМ 80/250 разработаны Гипромашуглеобогаще-
нием. Эти сепараторы практически полностью заменили в промышленности ранее
выпускавшиеся сепараторы ЭБМ-1, ЭБМ-2, ЭБМ-1/2 и ЭБМ-3.
С 1981 г. завод приступил к выпуску более высокопроизводительных электро-
магнитных сепараторов ЭВМ 80/170П и ЭБМ 90/250 с повышенной напряжен-
ностью магнитного поля. В будущем предполагается организовать производство
сепараторов ПБМ-Р 90/250 на постоянных магнитах, которые должны будут
заменить электромагнитные сепараторы ЭБМ 80/170П. Переход на барабан диа-
метром 900 мм связан с унификацией ряда узлов сепараторов, выпускаемых
для рудной и угольной отраслей промышленности.
Принцип работы сепаратора типа ЭБМ (рис. V.18) основан на выделении из
потока пульпы сильномагнитных частиц магнетита с помощью магнитного поля,
создаваемого электромагнитной системой, помещенной во вращающемся барабане.
215
Рис. V.18. Сепаратор электромагнитный барабанный ЭБМ:
1 — приемник суспензии; 2 — скребок отжимной; 3 — катушка магнитная; 4 — скребок
счищающий; 5 — барабан электромагнитный; 6 — диск отбойный; 7 — привод барабана;
8 — ванна; 9 — листы, создающие сопротивление движению пульпы; 10 — щит уплот-
нительный; 11 — рама; 12 — насадка хвостовая (рычаг с шайбами); 13 — полюса маг-
нитные; 14 — лоток направляющий; 15 — камера приемная
Притянутые к поверхности барабана магнитные частицы проходят под отжим-
ным скребком и снимаются очищающим скребком. Немагнитный продукт разде-
ляется на две части, выводимые из сепаратора раздельно: отходы (крупные ча-
стицы шлама с водой) и слив (осветленная вода).
Пульпа через приемник суспензии поступает в приемную камеру, которая
позволяет осуществлять подвод питания в сепаратор на направляющий лоток
под барабан. Внутренняя поверхность приемной камеры покрыта защитными
сменными футеровочными резиновыми листами. В основании приемной камеры
имеются люки, закрытые крышками, которые служат для осмотра и очистки
камер.
Во время работы сепаратора уровень пульпы в ванне находится выше оси
барабана, поэтому для предотвращения вытекания пульпы с обеих сторон ванны
установлены уплотнительные щиты с кольцевыми зазорами 1 мм, охватывающие
ступицы крышек вращающегося барабана. Пульпа, прошедшая через кольцевой
зазор, ударяется об отбойный диск и отводится по каналу. На боковых стенках
ванны для ее чистки предусмотрены люки, закрытые крышками. Ванна изготов-
лена из нержавеющей стали, ее сливная часть имеет футеровку из резины.
Барабан и ванна опираются на раму. Рама имеет специальные немагнитные
призмы для установки барабана, с обеих сторон к ней приварены плиты для
крепления привода. Привод включает в себя редуктор и электродвигатель, пере-
дача вращения от редуктора к барабану осуществляется чеез зубчатые колеса.
Для установки хвостовых насадок в нижней части ванны предусмотрена
рычажная шарнирная система, позволяющая чистить или заменять насадки во
время работы сепаратора. В сепараторе ЭБМ 80/170 установлены три насадки,
в сепараторе ЭБМ80/250 —• пять.
Барабан сепаратора состоит из электромагнитной системы и немагнитных
элементов: кожуха, крышек, зубчатого колеса, коробки выводов, кронштейна
и подшипниковых узлов. Барабан заполнен трансформаторным маслом для охлаж-
дения катушек и соединен маслопроводом с масляным баком. Электромагнитная
система состоит из полюсных дисков и катушек, посаженных на ось.
В сепараторы ЭБМ 80/170П и ЭБМ 90/250 по сравнению с сепараторами
ЭБМ 80/170 и ЭБМ 80/250 внесены следующие конструктивные изменения:
масса^провода, наматываемого на магнитные катушки, увеличена почти
в три раза, при этом площадь поперечного сечения провода возросла на 15 %;
размер полюсного башмака в осевом направлении увеличен с 78 до 100 мм; ка-
тушки выполнены из двух секций с зазором между ними 15 мм, что улучшает
охлаждение; для намотки провода взамен втулок применены вкладыши из смолы
КФ-3, что уменьшает вероятность пробоя магнитной системы; толщина экрана
в зоне разгрузки магнетитового концентрата увеличена с 12 до 20 мм, вслед-
216
Таблица V.10
Технические характеристики отечественных регенерационных
электромагнитных сепараторов ЭБМ
Параметры	ЭБМ 80/170	ЭБМ 80/250	ЭБМ 80/170П	ЭБМ 90/250
Производительность, м3/ч, при содержании магне- тита в твердой фазе пита- ния, %: 70—90 35—50	До 180 100— 130	До 270 160— 190	1 1 270 240	400 370
Диаметр рабочей части барабана, мм	800	800	800	900
Длина барабана, мм	1680	2490	1680	2490
Напряженность магнит- ного поля в рабочей зоне на поверхности бараба- на, кА/м, не менее	130	130	210	210
Мощность магнитной си- стемы, кВт	7,25	10,9	15,7	23,5
Частота вращения бара- бана, мин-1	6,5; 8,4; 10,8	6,5; 8,4; 10,8	8,8	6,3
Установленная мощность электродвигателя привода барабана, кВт	3	4	3	4
Содержание магнетита в отходах регенерации, кг/м3, при содержании шлама в питании, кг/м3: До 150 150— 180 180—200 200—250	До 0,5 » 1,0 » 1,5 » 2,0	До 0,5 » 1,0 » 1,5 » 2,0	До 0,5 » 1,0 » 1,5 » 2,0	До 0,5 » 1,0 » 1,5 » 2,0
Плотность магнетитового концентрата, кг/м3, при содержании шлама в пи- тании до 150 кг/м3	2000—2300	2000—2300	2100—2300	2100—2300
Извлечение магнетита, %	99,7—99,97	99,7—99,97	99,7—99,97	99,7—99,97
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	3000 1995 2200	3750 1995 2200	3090 1995 2200	3840 2106 2200
Масса, т, не более	5,03	7,14	6,6	9,2
Изготовитель — Ворошиловградский завод угольного машиностроения им. Пар-
хоменко
217
ствие чего в этой зоне мощность магнитного поля снижена; для снижения потерь
магнитной фракции борта лотка для разгрузки магнитного концентрата выпол-
нены из ферромагнитного материала и расположены против полюсов магнитной
системы.
В зарубежной промышленной практике для регенерации магнетитовой суспен-
зии применяют, как правило, сепараторы на постоянных магнитах.
В табл. V.10 приведены технические характеристики отечественных электро-
магнитных сепараторов.
Глава 5
ТЕХНОЛОГИЯ ОБОГАЩЕНИЯ
Технология тяжелосредного обогащения углей определяется рядом факторов:
физико-механическими свойствами обогащаемых углей (гранулометрический
и фракционный состав, размокаемость породы и др.); требованиями потребителей
к качеству и назначению продуктов обогащения; нагрузкой на отдельные техно-
логические операции; параметрами существующего оборудования, которое
может быть использовано на той или иной операции.
Технология обогащения как крупного, так и мелкого углей в магнетитовой
суспензии включает ряд технологических операций одинакового назначения.
К ним относятся: подготовка (классификация и обесшламливание) углей; приго-
товление рабочей суспензии; собственно обогащение; отделение суспензии, про-
мывка и обезвоживание продуктов обогащения; регенерация разбавленной су-
спензии; автоматическое регулирование плотности; циркуляция и распределе-
ние потоков рабочей суспензии.
Несмотря на принципиальную однотипность операций, имеется определен-
ная специфика в технологии обогащения крупного и мелкого машинных классов
углей.
§ 1. Технологические схемы обогащения крупных углей
Технологические схемы обогащения углей крупных машинных классов
в магнетитовой суспензии разделяют по числу стадий обогащения, конечных
продуктов и своему назначению.
Схема обогащения в одну стадию с выделением двух конечных продуктов
(концентрата и отходов) предназначена для механизированного удаления породы
на шахтных установках, обогащения энергетических углей и антрацитов, а та кже
коксующихся углей легкой обогатимости. Плотность разделения в зависимости
от характеристики обогащаемых углей и требований к качеству продуктов обо-
гащения принимается от 1650 до 2050 кг/м3.
Схема обогащения в две стадии с выделением трех конечных продуктов
(концентрата, промпродукта, отходов) применяется для коксующихся углей
средней и трудной обогатимости. Основной и наиболее экономичный вариант —
выделение в первой стадии концентрата. Выделение в первой стадии отходов
применяется при их высоком выходе (более 50 %) и наличии размокаемых пород.
Схема обогащения в две стадии с выделением трех конечных продуктов (кон-
центрата двух классов крупности, промпродукта, отходов) применяется для
коксующихся углей средней и трудной обогатимости при различной эффектив-
ной плотности разделения крупного и среднего классов.
Схема обогащения в одну стадию с выделением трех конечных продуктов
(концентрата, отходов промпродукта) предназначена для коксующихся углей
средней и трудной обогатимости в одном трехпродуктовом сепараторе (от большей
плотности к меньшей).
Общей операцией для любого варианта технологических схем является под-
готовка углей, эффективность которой оказывает существенное влияние на
показатели разделения в магнетитовой суспензии.
218
Подготовка крупного машинного класса может проводиться различными
способами:
сухой классификацией на вибрационных грохотах, установленных парал-
лельно, последовательно или по комбинированной схеме. Она применяется при
низкой влажности исходных углей и невысоком содержании в них класса круп-
ностью <1 мм;
сухой классификацией с последующим мокрым обесшламливанием на вибра-
ционных грохотах. Большая часть отсева выделяется в сухом виде, затем на
отдельном грохоте производится обесшламливание ополаскиванием надрешетного
продукта промывной водой. Схема применяется при невозможности обеспечить
эффективную сухую классификацию;
мокрой классификацией на вибрационных, неподвижных грохотах и при
комбинации неподвижных и вибрационных грохотов. Она применяется, если
влажность исходных углей высокая, и нельзя выделить хотя бы часть отсева в су-
хом виде, и,как правило, угли, подвергаются обогащению по крупности до 0,5 мм
и 0 мм. Установка грохотов может быть параллельная, последовательная или ком-
бинированная.
Технологическая схема обогащения в одну стадию с выделением двух про-
дуктов показана на рис. V.19. Промывка продуктов на грохотах осуществляется
с помощью двух рядов брызгал, причем первый ряд питается сливом регенера-
ционных сепараторов, второй — технической водой. Свежеприготовленная сус-
пензия для компенсации потерь и магнетитовый концентрат регенерационных
сепараторов подаются в емкость кондиционной суспензии. Из нее рабочая суспен-
зия перекачивается в сепаратор, перед которым она делится на транспортный и
восходящий потоки.
Автоматическое устройство для регулирования плотности суспензии уста-
новлено на линии кондиционной суспензии после неподвижного сита.
На рис. V.20 показана технологическая схема обогащения в две стадии от
большей плотности к меньшей с выделением трех продуктов.
В первом сепараторе отделяются отходы; во втором сепараторе смесь кон-
центрата и промпродукта разделяется на концентрат и промпродукт.
Рабочая суспензия высокой и низкой плотности насосами подается в соответ-
ствующие тяжелосредные сепараторы для создания транспортного и восходя-
щего потоков.
Аналогичная технологическая схема с разделением от меньшей плотности
к большей, более часто встречающаяся в промышленной практике, отличается
от схемы, описанной выше, выделением концентрата в первой стадии, отсутствием
вибрационного грохота между двумя сепараторами для отделения суспензии
низкой плотности (эту функцию выполняет неподвижное сито), разделением
грохота для промпродукта на две части — головную, где отделяется кондицион-
ная суспензия высокой плотности, и конечную, где от промпродукта отмывается
магнетит.
При раздельном обогащении двух машинных классов (например, 6—25
и 25—200 мм), технологическая схема на первой стадии разделения комплек-
туется двумя сепараторами для получения самостоятельного концентрата из
каждого машинного класса. Смесь промпродукта и отходов из обоих сепараторов
первой стадии подается в один общий сепаратор второй стадии, где разделение
ведется по высокой плотности. Вместо двух сепараторов на первой стадии разде-
ления может применяться один сепаратор, ванна которого в продольном направ-
лении разделена на два отделения (опытный образец отечественного сепара-
тора СКВД32, зарубежный сепаратор «Дрюбой»). При применении на первой
стадии в двух сепараторах суспензии различной плотности, подбираемой в соот-
ветствии с обогатимостью машинных классов и требованиями к продуктам обо-
гащения, пополнение суспензии и ее циркуляция строятся по принципу движе-
ния потоков от большей плотности к меньшей с отводом на регенерацию суспензии
низкой плотности. Распределение суспензии и регулирование ее плотности
производятся автоматически.
На шахтных установках и установках при разрезах, где осуществляется
механизированное удаление крупной породы с помощью тяжелосредных сепара-
торов, при большом выходе класса >300 мм и значительном содержании в нем
219
Машинный,
класс
Промывная
вода
Промывная
вода
Отходы
Концентрат
На регенерацию
пая
данная
Отсев
Рис. V.19. Схема цепи аппаратов обогащения углей крупных классов в одну
стадию с выделением двух продуктов:
1 — сепаратор тяжелосредный; 2 — сито неподвижное для отделения суспензии; 3,4 —
грохоты; 5 — сборник кондиционной суспензии; 6 — насос; 7 — делитель суспензии;
8 — автоматическое устройство для регулирования плотности суспензии
Рядовой
V уголь
Машинный
Свежеприготов -
ленная и регене-
рированная
суспензии
' 75
На регенерацию
Рис. V.20. Схема цепи аппаратов обогащения углей крупных классов в две ста-
дии с выделением трех продуктов:
1, 4 — сепараторы тяжелосредные; 2, 5 — сита неподвижные; 3 — грохот для отделения
суспензии высокой плотности; 6, 7, 16 — грохоты соответственно концентрата, пром-
продукта, отходов; 8 -- сборник суспензии низкой плотности: 9, 13 — насосы; 10, 14 —
делители суспензии; И, 15 — автоматические устройства для регулирования плотности
суспензии; 12 — сборник суспензии высокой плотности
Рис. V.21, Схема цепи аппаратов обогащения углей крупных клас-
сов в одну стадию с выделением трех продуктов
угля и сростков следует в схеме предусматривать удаление посторонних пред-
метов и дробление крупного угля до 300 мм.
Классификация па грохоте с размером отверстий сит 25 мм при условии ме-
ханизированного удаления породы осуществляется без мокрого обесшламливания.
Технологическая схема обогащения в одну стадию с выделением трех конеч-
ных продуктов предусматривает использование трехпродуктового сепаратора,
например СТТ. Как показали промышленные испытания, точность разделения
в трехпродуктовом сепараторе по двум плотностям при едином потоке суспензии
находится на уровне точности разделения в двух последовательно установленных
двухпродуктовых сепараторах с двумя потоками суспензии высокой и низкой
плотностей.
Экономичность одностадиальной схемы по сравнению с двухстадиальной
определяется меньшим числом оборудования, лучшей его компоновкой, меньшим
объемом производственного помещения, наличием одного цикла циркуляции
кондиционной суспензии вместо двух.
Машинный класс (рис. V.21) после соответствующей подготовки подается
в первую ванну трехпродуктового сепаратора 3, где разделение происходит по
высокой плотности. Отходы, выгружаемые элеваторным колесом, поступают на
обезвоживающий промывочный грохот 6. Смесь концентрата с промпродуктом
переходит во вторую ванну сепаратора, в которой разделение производится по
221
низкой плотности на концентрат и промпродукт. Оба продукта поступают на
соответствующие промывочно-обезвоживающие грохоты 4 и 5.
Рабочая суспензия высокой плотности подается из сборника 10 насосами 9
(один рабочий, один резервный) в первую ванну сепаратора. Разбавление суспен-
зии от высокой плотности до низкой производится сливом магнитных сепараторов
во второй ванне. Слив магнитных сепараторов служит также промывочной водой
для всех грохотов, на грохот концентрата дополнительно (вторая ступень про-
мывки) подается техническая вода. Для описываемой схемы характерным яв-
ляется регенерация всей суспензии, которая из-под обезвоживающе-промывочных
грохотов поступает в сборник 8 разбавленной суспензии, а из него насосами 7
перекачивается на регенерацию в электромагнитные сепараторы 2. Схема подклю-
чения сепараторов последовательно-параллельная. Магнетитовый концентрат
может либо непосредственно подаваться в желоб перед первой ванной сепара-
тора, либо поступать в сборник 10 рабочей суспензии (на схеме не показано).
В случае необходимости выпуска из ванн сепаратора суспензия направляется
в сборник рабочей суспензии 10. Заданная плотность рабочей суспензии поддер-
живается в ваннах сепаратора автоматическими плотномерами Л
В зарубежной практике технологические схемы обогащения крупного угля
строятся с соблюдением тех же принципов, что и в отечественной практике.
Применяются как одностадиальные, так и двухстадиальные схемы. Используются
также схемы обогащения двух машинных классов угля на первой стадии разде-
ления.
§ 2. Технологические схемы обогащения мелких углей
Аппаратами, в которых в настоящее время производится обогащение мелких
углей в минеральных суспензиях (преимущественно, в магнетитовой), являются
тяжелоср ед ные гидроциклоны.
Технология обогащения мелких углей более сложная, чем аналогичная
технология, применяемая для обогащения крупных углей. Это вызвано тем,
что мелкий материал труднее крупного разделяется в тяжелых средах, а гидро-
циклоны сложнее, чем сепараторы, вписываются в технологическую схему. Кроме
меньшей производительности единицы оборудования по сравнению с сепараторами,
тяжелосредные гидроциклоны имеют более сложную систему загрузки, работают
под напором и расходуют в 3—4 раза больше суспензии на 1 т обогащаемого
угля.
Мелкие угли, даже при тщательном обесшламливании, имеют значительное
содержание шлама, который должен быть выделен в процессе регенерации су с
пензии, так как загрязненная суспензия имеет худшие реологические свойства.
Сложность регенерации разбавленной суспензии определяется не только боль-
шим ее расходом по сравнению с расходом при обогащении крупных углей, но
и значительной вязкостью пульпы, поступающей на регенерацию, вследствие по-
вышенного содержания в ней шлама,
В этой связи более жесткие требования предъявляются к эффективности
вспомогательных технологических операций — обесшламливанию, регенерации.
Однако, несмотря на некоторое усложнение технологии при тяжелосредном
обогащении мелких углей, технико-экономические преимущества этого про-
цесса полностью окупают дополнительные капитальные и эксплуатационные
затраты.
Технологические схемы тяжелосредных гидроциклонных комплексов для
обогащения мелких углей, так же как и схемы обогащения крупных углей, де-
лятся по числу стадий разделения, числу продуктов обогащения и своему назна-
чению.
Схема обогащения в одну стадию в двухпродуктовом гидроциклоне с полу-
чением двух конечных продуктов (концентрата и отходов) предназначена для
обогащения мелких энергетических углей и антрацитов крупностью 0,5 —
13 (25) мм.
Схема обогащения в две стадии в двухпродуктовых гидроциклонах с полу-
чением трех конечных продуктов (концентрата, промпродукта, отходов) и выде-
лением в первой стадии по большей плотности отходов применяется для мелких
222
коксующихся углей крупностью 0,5—13 (25) мм при наличии в них легко-
размокасмой породы.
Схема обогащения в одну стадию в трехпродуктовом каскадном гидроциклоне
с получением трех конечных продуктов (концентрата, промпродукта, отходов)
и выделением в первой секции аппарата концентрата, во второй — промпродукта
и отходов, предназначена для обогащения мелких коксующихся углей круп-
ностью 0,5—13 (25) мм, переобогащения промпродукта отсадки мелкого ма-
шинного класса (0,5—13 мм), а также для обогащения коксующегося угля одного
машинного класса 0,5—49 (30) мм (при сравнительно небольшом выходе класса
>40 мм).
При раздельной регенерации промывных вод предел обогащения по круп-
ности в гидроциклонах уменьшается с 0,5 до 0,2 мм.
Вариантом схемы обогащения в тяжелосредных гидроцяклонах является
технология обогащения необесшламленных углей, которая нашла применение
на зарубежных углеобогатительных фабриках.
К качеству машинного класса, поступающего на обогащение в гидроциклоны
(засорению его избыточными по крупности зернами), предъявляются жесткие
требования. Также нормируется и содержание шлама крупностью <0,5 мм.
Подготовка углей начинается с классификации горной массы.
Если крупный и мелкий машинные классы полностью обогащаются в тяже-
лых средах (в сепараторах и гидроциклонах), применяется мокрая классифика-
ция па грохотах, которая имеет высокую производительность и эффективность.
При контроле за состоянием сит грохотов исключается попадание в мелкий ма-
шинный класс избыточных по крупности зерен.
При обогащении всего угля одного машинного класса — верхний предел
крупности 40 (30) мм — для обеспечения его чистоты целесообразно осуществ-
лять контрольную классификацию на вибрационных грохотах. Классификация
может быть совмещена с дроблением в барабанных дробилках избирательного
дробления.
Заключительной операцией подготовки углей к обогащению является обес-
шламливание машинного класса. Для крупного машинного класса она осуществ-
ляется по размеру 13 (25) мм, для мелкого — обычно по размеру 0,5 мм.
Обесшламливание мелкого машинного класса включается в технологическую
схему гидроциклонной установки. Наибольшее распространение получили три
схемы обесшламливания: мокрая — на грохотах, гидравлическая — в элеватор-
ных классификаторах, комбинированная — в элеваторных классификаторах
с контролем на грохотах.
Выбор способа обесшламливания, как правило, связан со схемой, предше-
ствующей классификации, и с условиями транспортирования мелкого машинного
класса на гидроциклонную установку. Поскольку обычная схема с подачей пи-
тания в гидроциклоны под гидростатическим напором связана со значительной
высотой, достигающей 25 м, классификационные грохоты нецелесообразно разме-
щать над гидроциклонной установкой. Более рационально подавать мелкий
машинный класс на обесшламливание специальным транспортом (конвейер, эле-
ватор, углесос).
При сухой классификации подача мелкого угля на обесшламливающий
грохот осуществляется через желоб, где он смешивается с водой. После желоба
перед вибрационным грохотом, как правило, устанавливается дуговой грохот.
Если подача мелкого угля производится углесосом (насосом), то перед вибра-
ционным грохотом также устанавливается дуговой грохот. Этот вариант схемы
может быть использован как при сухой, так и при мокрой классификации, однако
в последнем случае его применение более рационально.
Наибольшее распространение получила технологическая схема обогащения
в одну стадию в двухпродуктовом гидроциклоне с выделением двух конечных
продуктов (рис. V.22).
Двухстадиальная схема обогащения в двух последовательно установленных
гидроциклонах с получением трех конечных продуктов применяется на зарубеж-
ных фабриках, так как каскадный трехпродуктовый гидроциклон имеется только
в СССР.
Эта схема отличается от одностадиальной наличием второго гидроциклона,
двух сборников кондиционной суспензии большой и малой плотности, дополни-
223
Магнетитовый
концентрат
Рядовой уголь или
промпродукт Оборотная вода
Добавочная вода
v Концентрат
Свежеприготовленная суспензия
Некондиционная
суспензия
На обогащение
по схеме
Кондиционная
суспензия
Рис. V.22. Схема цепи аппаратов обогащения мелких углей в одну стадию с вы-
делением двух продуктов:
1 — грохот классификационный; 2, 9 — грохоты дуговые; 3 — грохот обесшламливающий:
4 — бак регулирующий; 5 — система автоматизации для стабилизации установленной
плотности рабочей суспензии; 6 — смеситель; 7 — гидроциклон; 8 — грохот вибрацион-
ный для отделения кондиционной суспензии и отмывания магнетита; 10, 11 — сборник
соответственно кондиционной и некондиционной суспензии; 12, 13 — электромагнитные
сепараторы соответственно второй и первой стадий регенерации суспензии
12
Отходы
регенерации
Отходы
Слив
Оборотная
вода
шлам
тельных дугового и вибрационного грохотов для отделения суспензии от смеси
продуктов после первой стадии обогащения, двух регулирующих баков и т. д.
Несоответствие между применением двух двухпродуктовых гидроциклонов и
технологией трехпродуктового обогащения существенно усложняет схему,
требует либо дополнительной высоты при каскадном расположении оборудования,
либо (при параллельном расположении) специальной транспортной системы для
передачи смеси продуктов с первой во вторую стадию разделения.
При одностадиальном разделении на три продукта в одном трех продуктов ом
каскадном гидроциклоне технологическая схема (рис. V.23) не отличается по
сложности от схемы одностадиального обогащения с разделением на два про-
дукта (см. рис. V.22), за исключением наличия дополнительного оборудования
для отделения суспензии и промывки промпродукта. В Советском Союзе при
разделении на три продукта принята схема с трех продуктовым и гидроциклонами.
Как уже упоминалось, применение технологии раздельной регенерации
промывных вод позволяет уменьшить нижний предел крупности обогащаемого
материала до 0,2 мм, т. е. до фактического предела обогащения в тяжелосредном
гидроциклоне, снизить подачу на флотацию и частично предотвратить потери
зернистого шлама.
Технологическая схема с раздельной регенерацией промывных вод приме-
нена на действующей ЦОФ «Ткварчельская-> и принята в проекте обогатительной
фабрики разреза «Нерюнгринский» в Южной Якутии.
224
Рис. V.23. Схема цепи аппаратов обо-
гащения мелких углей в одну стадию
с выделением трех продуктов:
/, 2 — грохоты обесшламливающно соот-
ветственно дуговой и вибрационный; 3
смеситель; 4 — бак регулирующий; 5 —
гидроциклон каскадный; б — грохот дуго-
вой; 7 — вибрационный грохот; 8 — цен-
трифуга фильтрующая; 9, 10 — сборники
соответственно кондиционной и неконди-
ционной суспензии
Проектом этой фабрики преду-
смотрено также обогащение в тяжело-
средн ых гидроциклонах всего угля
одного машинного класса 0,5—30 мм
(после додрабливания класса >30 мм).
Такая схема нашла применение на мно-
гих зарубежных тяжелосредных фабри-
ках (например, в США, Австралии),
где верхний предел крупности машин-
ного класса составляет 30, 40 или
50 мм.
В некоторых зарубежных пред-
приятиях (например, в США) тяже-
лосредные гидроциклоны используются
для обогащения углей с нижним
пределом крупности 2,3 или 5 мм.
Мокрая классификация и обесшлам-
ливание по такому граничному зерну
высокоэффективна. Выделенный шлам
обогащается в водных обогатительных
ционных столах.
Мелкий уголь
Свежеприготовленная суспензия
------------——<-------------
гидроциклонах или на концентра
За рубежом на ряде современных фабрик, использующих тяжелосредное обо-
гащение, перешли к технологии обогащения мелких необесшламленных углей
в тяжелосредных гидроциклонах. В этом случае использование принципа раз-
дельной регенерации промывных вод и классификации шлама в гидроциклонах
позволяет снизить предел крупности эффективно обогащаемого угля до 0,2
(0,15) мм.
Технология обогащения необесшламленных углей отличается тем, что вместо
операций обесшламливания интенсифицируется операция очистки суспензии
от шлама для стабилизации содержания в ней