Принципы аппаратурного оформления технологических процессов Задачи курса

Принципы аппаратурного оформления технологических процессов

Задачи курса n n n На основе знания физико-химических основ технологии сформулировать требования, предъявляемые к аппаратурному оформлению процесса; Знать существующий ассортимент аппаратов и их эксплуатационные характеристики для проведения процесса; Овладеть методами технологических расчетов, что позволит реализовать оптимальные режимы работы выбранного оборудования.

Особенности оборудования и проектирования редкометальной промышленности Сырье Высокая стоимость Комплексный характер Низкое содержание РМ Близость свойств РМ

Оборудование Должно быть совершенным, обеспечивать высокое извлечение Сходство с оборудованием ЦМ Нестандартное, разный масштаб Особые требования к конструкционным материалам Гибкость оборудования

Технология Связь с технологией ЦМ Многостадийность переработки, Использование спец. методов Особые требования к охране ОС Гибкость технологии Отсутствие устоявшейся технологии Малый масштаб производства

Конечные продукты Высокая стоимость Быстрое изменение требований к количеству и качеству Высокие требования по чистоте

Проектирование Гибкость проектных решений Разработка большого количества нетипового оборудования 2 стадии проектирования Особые требования к нетехнологической части

Сырье Вспомогательный материал Дробление, измельчение, Грохочение, классификация Измельченное сырье Обогащение Концентрат Дробление, измельчение, Грохочение, классификация Измельченный вспомогательный материал Смешение Шихта Грануляция, агломерация, брикетирование Подготовленная шихта Разложение или вскрытие Коллективный продукт

Коллективный продукт Разделение на селективные продукты Селективные продукты Очистка селективных продуктов Соединения РЭ Получение металлов Черновой металл Рафинирование и переплавка Товарный редкий металл

Дробление и измельчение n процесс уменьшения размеров кусков основного/вспомогательного материала за счет воздействия внешних сил, направленных на разрушение внутренних сил сцепления, связывающих частицы между собой. Частная степень измельчения Общая степень измельчения iобщ. = i 1* i 2*…. . * in

Основные виды воздействия внешних сил на материал n n n Раздавливание Раскалывание Излом Истирание Удар раздавливание раскалывание истирание удар

Основные характеристики материала для процессов разрушения n n n Прочность (крепость, твердость) – способность твердого тела противостоять разрушению от действия внешних сил. Дробимость обощающий параметр многих механических свойств горных пород (упругих, прочностных, пластических и т. д. ) и выражает энергоемкость процесса дробления породы. Абразивность – способность горных пород изнашивать рабочие органы в процессе дробления/измельчения при трении, оценивают по износу материала, контактирующего с горной породой.

Определение категории материала по твердости Эталонный минерал Критерий твердости по шкале Мооса Категория Тальк 1 Очень мягкий Калийная соль, кальцит, флюорит 2, 3, 4 Мягкий Апатит, кварц, ортоклаз 5, 6, 7 Твердый Топаз, корунд 8, 9 Очень твердый

Шкала крепости горных пород по М. М. Протодъяконову Кате гория Степень крепости Порода Коэф т крепости 1 В высшей степени крепкая Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты; исключительные по крепости другие породы 20 II Очень крепкая Очень крепкие гранитовые породы, кварцевый порфир, менее крепкие, чем указанные выше кварциты 15 III Крепкая Гранит (плотный) и гранитовые породы, очень крепкие песчаники и известняки, кварцевые рудные жилы 10 Ша То же Известняки (крепкие), некрепкий гранит, крепкий мрамор, доломит, колчеданы 8 IV Довольно крепкая Обыкновенный песчаник, железные руды 6 IVa То же Песчанистые сланцы, сланцевые песчаники 5 V Средняя Крепкий глинистый сланец, некрепкий песчаник и известняк, 4 Va То же Разнообразные сланцы (некрепкие), плотный мергель 3 VI Довольно мягкая Мягкий сланец, каменная соль, гипс, антрацит, обыкновенный мергель, каменный грунт 2 VIa То же Щебенистый грунт, разрушенный сланец, слежавшаяся галька и щебень, крепкий каменный уголь VII Мягкая Глина (плотная), мягкий каменный уголь Vila Мягкая Легкая песчанистая глина, лёсс, гравий 0, 8 VIII Землистая Растительная земля, торф, легкий суглинок, сырой песок 0, 6 IX Сыпучая Песок, осыпи, мелкий гравий, насыпная земля 0, 5 X Плывучая Плывуны, болотистый грунт 0, 3 1, 5 1

Основные стадии дробления/измельчения Стадия Размер кусков до операции Размер кусков после операции Степень измельчения /дробления Крупное дробление 1500 – 300– 100 3– 6 Среднее дробление 300– 100 50 – 10 3– 8 Мелкое дробление 50 – 10 10 – 50 Тонкое измельчение 10 – 2 2 – 0, 075 50 – 100 Сверхтонкое измельчение 10 – 0, 075 – 0, 0001 100 – 200

Основные типы машин для дробления и измельчения n n n n Щековые дробилки; Конусные дробилки; Валковые дробилки; Молотковые дробилки и дезинтеграторы; Барабанные мельницы Струйные мельницы; Вибромельницы.

Параметры выбора размольного аппарата n n Производительность Удельный расход энергии Физические свойства кусков материала (твердость, размеры кусков и т. д. ) Условия эксплуатации (число обслуживающих рабочих, простота или сложность оборудования, эксплуатационные расходы)

Щековые дробилки (основной способ дробления – раздавливание, раскалывание) Щековые дробилки щековые дробилки с простым движением подвижной щеки (ЩДП) щековые дробилки со сложным движением подвижной щеки (ЩДС)

Щековые дробилки Общий вид щековой дробилки ЩДП-1500 х2100

Щековые дробилки Общий вид щековой дробилки ЩДП

Щековые дробилки

Щековые дробилки Главный вал щековой дробилки ЩДП-15 х21 У (исполнение на подшипниках скольжения)

Подвижная щека дробилки ЩДП 15 х21 У

Подвижная щека дробилки ЩДП-15 х21 У в цехе Уралмашзавода

Кинематические схемы ЩДП n 1 – неподвижная щека, 2 – подвижная щека, 3 распорная плита

Основные параметры и размеры ЩДП по ГОСТ 182. 65 -72 Параметры ЩДП 4 х6 ЩДП 6 х9 ЩДП 9 х12 ЩДП 15 х21 ЩДП 21 х25 Размеры приемного отверстия, мм: ширина В длина L 400± 20 600± 30 900± 45 1200± 60 1500± 75 2100± 90 2500± 10 0 Размер наибольшего куска в питании, мм 340 510 750 1300 1700 Номинальная ширина разгрузочной щели б, мм 60 100 130 180 250 Пределы рег ния щели, мм ± 15 ± 25 ± 35 ± 45 ± 65 Эксцентриситет вала r, мм 19 29 40 42 50 Угол захвата а, градус — 20 22 23 — Объемная производ ть, м 3/ч 15 50 160 550 800 Мощность электродвигателя N, к. Вт, не более 40 75 100 250 400 Масса дробилки без электрообору дования, т, 8 (7, 56) 27 (21, 66) 76 (71, 8) 260 (250, 21 470

ЩДС Схемы щековых дробилок со сложным движением щеки а - с одной подвижной щекой; б - с двумя подвижными щеками

ЩДС

Основные параметры и размеры ЩДС по ГОСТ 7084 -71 Параметры СМД 115 СМД 116 ЩДС 1, 6 x 2, 5 ЩДС 2, 5 х4 Размеры приемного отверстия Вх. L, мм 160 x 250 x 400 Наибольшая крупность исхдного материала , мм 140 Угол захвата, Номинальная выходная щель СМД 109 ЩДС 4 х9 СМД 110 ЩДС 6 х9 400 x 900 600 x 900 210 340 510 15 15 17 19 30 40 60 100 Максимальный диапазон из менения 15— 45 выходной щели, мм 20— 60 40— 90 75— 125 Объемная производитель ность при номинальной цели, м 3/ч, 2, 8 (2, 8) 7, 0 (7, 0) 25, 0 (25, 0) 55, 0(38) Мощность электродвигателя к. Вт 10(7) 17(17) 55(61) 75 (95) Масса дробилки без электро двигателя, т 1, 5 3, 0 12, 0 20, 0 Габаритные размеры, м: длина ширина высота 1, 0 : 1, 1 1, 4: 1, 3: 1, 5 2, 2: 2, 2 : 2, 6 2, 7: 2, 6: 2, 5 [Примечание. В скобках даны значения, вычисленные по формулам: Q 0 = 70 BL и Nm = 175 ВZ.

Основные достоинства щековых дробилок n простота и надежность конструкции широкая область применения n компактность и легкость обслуживания n Основные недостатки щековых дробилок n периодический характер воздействия дробящего усилия шум и вибрация за счет неуравновешенности движущихся масс n невозможность работы под завалом n .

Конусные дробилки (основной способ дробления – раздавливание, истирание) Конусные дробилки конусные дробилки для крупного дробления (ККД) конусные дробилки для среднего дробления (КСД) конусные дробилки для мелкого дробления (КМД)

Схемы конусных дробилок (основной способ дробления – раздавливание, истирание)

Конусные дробилки

КОНУСНАЯ ДРОБИЛКА КМД– 2200 Т 1–Д

Параметры механического режима конусных дробилок для крупного дробления Параметр Ширина приемного отверстия В, м ККД с механическим регулированием щели ККД с гидравлическим КРД с гидравлическим регулированием разгрузочной щели 500 1500 500 900 Диаметр основания 1, 22 конуса D, м 3, 20 1, 22 2, 52 1, 68 2, 34 Эксцентриситет в плоскости выходной щели, м 0, 012 0, 021 0, 012 0, 020 0, 012 0, 016 Частота качаний конуса, мин 1 160 82 160 100 145 ПО Мощность двигателя Nm, к. Вт: 105 630 132 450 200 400

Основные достоинства конусных дробилок (по сравнению со щековыми) n высокая производительность (за счет непрерывного дробления) уравновешенной работой (отсутствуют маховики для выравнивая нагрузки на привод) n высокой степенью измельчения n Основные недостатки конусных дробилок (по сравнению со щековыми) n n n более сложная и дорогая конструкция большая высота более сложное обслуживание .

Валковые дробилки (основной способ дробления – раздавливание, истирание) Валковые дробилки одновалковые двухвалковые многовалковые

Основные параметры одновалковых дробилок Параметры До 1200 x 2100 До 1300 x 2700 До 1300 x 4200 1200 x 2100 1300 x 2700 1300 x 4200 3, 2 4, 6 3; 4, 5; 6; 9 250 x 1000 x 2000 250 x 1000 x 2500 400 x 1500 x 4000 Размер кусков продукта дробления, мм 200 200 Ориентировочная производительность Q, т/ч 80 До 200 400— 500 Мощность двигателя „, к. Вт 30 55 40; 60; 90; 125 22, 3 26, 9 53 Размеры ротора (звездочки) Dx. L, мм Частота вращения ротора мин 1 Наибольшие размеры кусков питания), мм Масса дробилки без электрооборудования, т

Основные достоинства валковых дробилок n n n простота и надежность конструкции незначительный выход мелких фракций в готовом продукте, малые габариты по высоте Основные недостатки валковых дробилок n n низкая производительность, большой удельный расход электроэнергии, большое количество плоских удлиненных кусков в продукте дробления быстрый износ бандажей валков

Дробилки ударного действия (основной способ дробления – удар) Дробилки ударного действия молотковые с шарнирно подвешенными молотками роторные с жесткозакрепленными лопатками (билами) стержневые дробилки (дезинтеграторы)

Основные параметры молотковых дробилок однороторных реверсивных и самоочищающихся Параметры Реверсивные дробилки Самоочищающиеся дробилки ДМРЭ 10 10 ДМРИЭ 14, 5 13 ДМРИЭ ДМЭ 17 ДМЭ 21 СМД 15 15 14, 5 18, 5 102 Размеры ротора, мм: диаметр D длина L 1000 1450 1300 1500 1700 1450 2100 1850 2000 Частота вращения, мин 1 750; 1000; 1500 750; 1000 1500 590 492 600 Дробимый материал Уголь (известняк) Проч. уголь Размеры наибольших кус ков питания, мм 80 80 120 600 350 600 Крупность дробленого продукта, мм 5; 3; 2 3 3 Производительность по углю, т/ч 100; 90; 80 До 250 Мощность электродвигателя, к. Вт 200; 250 400; 500; 630 Масса дробилки, т 8, 95; 9, 17 18, 45; 20, 6 275; 550 20 150— 500— 600 200— 600 1000 400 920 800 26, 6 70, 6 65, 6 80

Основные достоинства ударных дробилок n n n высокая степень дробления высокая производительность при меньшем расходе электроэнергии, универсальность конструкции Основные недостатки ударных дробилок n n интенсивный износ рабочего органа машины за счет ударов и вибрации небольшой срок службы бил