Барабанные машины для промывки полезных ископаемых

Классификация промывочных машин, в основу которой положены способы дезинтеграции глинистого материала и способы отделения шламов, приведена в табл. 3.2.

Для легко- и среднепромывистых руд применяют желоба, гидровашгерды, барабанные грохоты, плоские грохоты (только для легкопромывистых руд), бутары, лопастные, сабельные и шнековые корытные мойки. Промывку средне- и труднопромывистых руд производят в скрубберах, скруббер-бутарах, в вибрационных промывочных машинах, в бичевых и лопастных корытных мойках, в пластинчатых грохотах типа «Дерокер».
Вибрационные промывочные плоские грохоты используют для промывки легкопромывистых руд после их предварительной дезинтеграции и для отделения шламов и мелких классов из руд в стадиях рудоподготовки. Такие машины представляют собой вибрационные грохоты обычных конструкций, оснащенные устройством подачи и распыления воды. Форсунки закреплены на водоподводящих трубах и равномерно распределены по ширине грохота. Высота их установки над уровнем материала 300 мм, а угол наклона осей факелов форсунок по отношению к просеивающей поверхности составляет 100-110°.
Расход воды на промывку 1-1,5 м3/т руды при давлении 0,15-0,2 МПа.
Гидравлические желоба применяют при обогащении золота и оловосодержащих песков на предприятиях малой производительности. Дезинтеграция достигается за счет соударения кусков материала и их ударов при перекатывании о рифленое днище наклонного желоба. Для усиления дезинтеграции глинистых примесей применяют предварительный размыв материала в голове протирочной колоды с помощью сильнонапорной струи воды или гидромонитора. Крупный материал от эфелей отделяется на решетке, установленной по всей длине желоба, и на решетке в конце грохота.
Эффективность промывки зависит от удельного расхода воды (меняется от 10 до 30 м3 воды на 1 м3 породы), длины и уклона желоба.
Гидровашгерд (рис. 3.1) — это наклонный желоб с решетом (отверстия 10-15 мм), уложенным на рейки над днищем желоба (на высоте 100-150 мм). Дезинтеграция глины и транспортирование материала из приемного бункера на просеивающую поверхность и вверх по ней в зону разгрузки крупных кусков осуществляется направленной струей гидромонитора. Эфеля разгружаются в подрешетный продукт и транспортируются водой по днищу желоба. На промывку 1 м3 породы требуется 8-12 м3 воды.

Пластинчатый грохот типа «Дерокер» (рис. 3.2) предназначен для промывки золотосодержащих валунистых песков россыпных месторождений.
Основным рабочим органом такого аппарата является пластинчатое полотно, которое совершает волновые перемещения, создаваемые возвратнопоступательным движением установленной под полотном тележки. Благодаря «бегущей волне» полотна материал подвергается активному ворошению и интенсивному орошению водой из сопел, установленных под рабочей ванной, дезинтегрируется и разделяется на пластинчатой просеивающей поверхности с зазорами между пластинами 30, 40 или 50 мм на эфеля (подрешетный продукт) и галю (надрешетный продукт). Техническая характеристика такого грохота приведена ниже:

Барабанные промывочные машины имеют вращающуюся ванну (барабан), установленную на опорные металлические или пневматические катки (в том числе ведущие) с небольшим уклоном в сторону разгрузки. Барабан приводится в движение с помощью фрикционных металлических роликов, резиновых шин или зубчатой передачи. От осевого смещения барабан удерживается упорными роликами. На рис. 3.3 приведен барабанный грохот, где показаны основные элементы его конструкции.
Дезинтеграция в таких аппаратах производится за счет трения и ударов кусков друг о друга, о вращающиеся поверхности и о закрепленные на них специальные дезинтегрирующие приспособления. Эти приспособления (кольцевые пороги, пластины, угольники и т. п.) усиливают гидравлическое и механическое воздействие на руду. В остальном промывочные барабанные грохоты и бутары принципиально мало отличаются от барабанных грохотов, предназначенных для мокрого грохочения.

Продвижение материала в промывочных грохотах и бутарах осуществляется за счет небольшого наклона барабана в сторону разгрузки. Для ускорения перемещения материала используют спирали или спиралевидные транспортирующие лопасти.
Вода в барабаны при прямоточной подаче поступает в зону загрузки материала, а при противоточной — со стороны разгрузки материала.
Степень дезинтеграции промывочных грохотов невелика. Они предназначаются для легкопромывистых руд.
По сравнению с барабанными промывочными грохотами бутары имеют более мощную конструкцию, большее отношение длины к диаметру и большую высоту кольцевых порогов. Они выполняются отдельными ставами (секциями), разделенными кольцевыми порогами. Ставы могут быть глухими (у загрузочного конца) и перфорированными (в средней и разгрузочной частях барабана). Для усиления дезинтеграции на внутренней поверхности устанавливают продольные наборники (пластины, угольники). Через оросительную трубу с насадками вода подается в барабан под давлением 0,15-0,3 МПа. Крупные куски разгружаются через торцевую горловину, а мелкий материал, прошедший через перфорированную часть барабана, собирается в лоток, установленный под бутарой.
Бутары на драгах (длина до 16 м) называются дражными бочками. Они могут иметь цилиндрическую и реже коническую формы. Бутары применимы для руд легкой и средней промывистости крупностью 300-400 мм. Для труднопромывистых пород в них увеличивают число кольцевых порогов и дополнительно устанавливают цепи.
Удельный расход воды на промывку 1 тонны руды в бутарах, скрубберах и барабанных промывочных грохотах составляет 1-10 м3.
Скрубберы (рис. 3.4), в отличие от промывочных грохотов и бутар, имеют глухую цилиндрическую поверхность с торцевыми стенками, снабженными горловинами для загрузки и разгрузки материала.

Скрубберы малой производительности устанавливают под небольшим углом, а большой — горизонтально. Внутренняя поверхность барабана футеруется плитами из марганцовистой стали. Внутри барабана устанавливают дезинтегрирующие и перемешивающие устройства (лопасти, выступы). В горизонтально установленных скрубберах их располагают по винтовой линии для обеспечения продвижения материала вдоль барабана. Эффективность дезинтегрирования повышается при увеличении времени промывки, перемешивания и перетирания материала, поэтому для повышения эффективности часть лопастей размещают перпендикулярно продольной оси скруббера или с наклоном, препятствующим быстрому движению материала к зоне разгрузки. Материал в барабанах за счет использования транспортирующих лопастей дезинтегрируется в каскадном режиме. Наполнение скруббера достигает 25 % от его объема.
Давление подаваемой в скруббер по стационарному водоводу воды 0,15-0,3 МПа, а ее удельный расход 1-2 м3/т.
Возможно как прямоточное, так и противоточное движение воды по отношению к направлению движения крупного материала. Противоточные скрубберы имеют глухую торцевую стенку с центральным отверстием для наклонного лотка, служащего для разгрузки из барабана крупных кусков материала, которая осуществляется с помощью лифтеров. Шламы с водой выходят через разгрузочный желоб. Такой режим позволяет увеличить время пребывания материала в скруббере и обеспечивает лучшую дезинтеграцию.
Скруббер-бутара (рис. 3.5) — это соединение двух барабанов: скруббера (с глухой цилиндрической поверхностью) и бутары (промывочного барабанного грохота цилиндрической или конической формы).

Диаметр бутары может отличаться от диаметра скруббера (чаще он больше). Вид такой скруббер-бутары приведен на рис. 3.6. Бутара может иметь два просеивающих барабана разного диаметра с разными размерами отверстий. Между барабанами (скруббером и бутарой) имеется кольцевой порог.
Скруббер-бутара устанавливается либо горизонтально (в этом случае кольцевой порог стороны загрузки выше разгрузочного порога), либо наклонно (от 2 до 5°). Скорость вращения барабана 70-80 % от критической. Такие аппараты предназначены для промывки средне- и труднопромывистых руд. Промывочные барабаны могут иметь самые разнообразные просеивающие поверхности (листовой материал с лазерным раскроем просеивающих поверхностей, плетеные сетки, самоочищающиеся арфообразные сетки, сварные щелевые сита и т. п.). Размер отверстий от 0,5 до 100 мм. Промывочные барабаны отличает возможность промывки особо крупного материала (до 700 мм).

На рис. 3.7 приведен вид мобильной скруббер-бутары для обогащения россыпных золотосодержащих руд. Такие аппараты выпускают с одним или двумя просеивающими барабанами.

Корытные мойки классифицируют:
— по конструкции рабочих органов: лопастные, бичевые (логуошеры с прерывистой спиралью), сабельные и шнековые (спиралуошеры с непрерывной спиралью);
— по числу рабочих валов: одно-, двух-, трехвальные;
— по углу наклона к горизонту: наклонные и горизонтальные.
Основной технический параметр мойки, определяющий ее производительность, — это номинальный диаметр окружности, описываемой концом вращающегося рабочего органа.
Наклонная лопастная корытная мойка (общий вид показан на рис. 3.8, а ее схематическое изображение дано на рис. 3.9) имеет следующую конструкцию: внутри корыта, наклоненного к горизонту по углом 5-12°, установлены один или два вращающихся вала. К валу крепятся лопасти под некоторым углом по отношению к оси вала. Если вала два, то они вращаются навстречу друг другу. Лопасти могут быть установлены по двухзаходным прерывистым винтовым линиям, причем на одном валу правые, на другом — левые. Форма лопастей может подбираться под конкретный материал для обеспечения максимальной эффективности промывки. Угол поворота отдельных лопастей относительно оси вращения также может быть различным, например, неизменным по рядам лопастей или меняющимся в каждом ряду лопастей.

Лопасти перемешивают материал в водной среде и транспортируют его из нижней части корыта, где осуществляется загрузка, к верхней части корыта, где находится разгрузочный люк. При имеющем место интенсивном перемешивании происходит дезинтеграция и размывка глины благодаря трению кусков друг о друга, о стенки корыта и о лопасти. В верхней части корыта или по всей его длине на материал сверху подается вода под давлением 0,1-0,2 МПа. Иногда вода подается через отверстия в днище корыта. Расход воды от 0,5 до 4 м на тонну исходного материала. Размытые глинистые породы сливаются в нижней части корыта через сливной порог или через щели в боковых стенках. Регулировка процесса может осуществляться изменением частоты вращения вала, высоты сливного порога или положения шиберных задвижек, угла наклона мойки. Технические характеристики наклонных корытных моек и барабанных промывочных машин приведены в табл. 3.3 и 3.4 соответственно.

Горизонтальная корытная мойка (бичевая промывочная машина) имеет либо одно отделение, либо состоит из трех параллельно расположенных отделений: двух бичевых и одного ковшового (рис. 3.10). В бичевых отделениях на валах по винтовой линии установлены бичи, на концах которых под углом к оси вращения вала закреплены сменные башмаки, обеспечивающие продольное перемещение материала. Руда подается в первое бичевое отделение и перемещается к противоположному концу ванны, где через окно в перегородке поступает во вторую ванну, по которой движется в противоположном направлении и через окно второго бичевого отделения поступает в ковшовое отделение. Ковшовое отделение разделено перегородками на секции, на валу установлены колесные элеваторы, обеспечивающие перемещение материала из одной секции в другую. Последним элеватором частично обезвоженная руда перемещается в разгрузочный желоб с перфорированным днищем. Через днище желоба разгружается обводненная мелочь, а в конце желоба — мытая руда.

Материал перемещается в машине последовательно через все три отделения, при этом обеспечивается длительное пребывание материала в мойке. В первых двух отделениях руда интенсивно дезинтегрируется, а в третьем — собственно промывается.
Такие машины применяют главным образом для промывки труднопромывистых руд, например марганцевых. Их технологические характеристики приведены в табл. 3.5.

В горизонтальных мойках с одним отделением руда перемещается к разгрузочному концу вращающимися бичами, где промытый материал разгружается вертикальным элеваторным колесом.
Спирально-сабельные мойки (спиралуошеры) показаны на рис. 3.11.

Они предназначены для дезинтеграции, классификации и обезвоживания легко- и среднепромывистых песков крупностью до 6 мм. Конструктивно эти аппараты отличаются от спиральных классификаторов наличием брызгал для подачи промывной воды, установленных над непогруженными частями спиралей. Сабельные мойки имеют высокую производительность — до 1000 т/ч. Классификация ведется по классу 100-200 мкм. Сабельные мойки оснащаются приводом с регулируемой скоростью вращения. Технические характеристики таких машин приведены в табл. 3.6.

Вибромойки представляют собой или параллельные, расположенные на одном уровне (рис. 3.12), или соединенные патрубками верхние и нижние длинные ванны (трубы, лотки или желоба) — рис. 3.13. Ванны подвешены на пружинах к раме под небольшим углом к горизонту (2-3°). Им с помощью дебалансного вибратора придают круговые вибрации. Вибромойкам, имеющим верхние и нижние трубы, присущи следующие особенности: верхние трубы сплошные, нижние имеют в нижней части щелевидные отверстия (3×120 мм) или отверстия диаметром 5 мм для отвода шламов и обезвоживания мытой руды. Исходный материал с водой загружается в верхние ванны, которые могут иметь продольные выступы высотой 20-25 мм, улучшающие промывку за счет увеличения времени пребывания материала в аппарате. За счет этих выступов увеличивается время нахождения материала в ванне и улучшается степень промывки. В верхних ваннах происходит первая стадия дезинтеграции. Затем по соединительному патрубку материал подается в нижние ванны, куда дополнительно поступает вода из брызгал под давлением 0,15-0,2 МПа. В одноуровневых мойках исходный материал с водой подается через загрузочную воронку. В верхней части барабанов часть воды также подается через форсунки. Уровень материала в ваннах регулируется либо диафрагмами, либо поворотом косого порога (в зависимости от конструкции). Под перфорированными участками ванн имеются сборные лотки для отвода подрешетных вод. Мытая руда разгружается через порог. Последовательное прохождение материала через верхнюю и нижнюю ванны повышает эффективность промывки и обеспечивает возможность применения таких вибромоек для труднопромывистых руд.

Интенсивное трение зерен материала при вибрациях обеспечивает хорошую дезинтеграцию, поэтому вибромойки эффективны при промывке средне- и труднопромывистых руд крупностью 20-150 мм. Эти агрегаты отличаются малыми габаритами и меньшим потреблением электроэнергии и воды.
Расход воды в вибромойках зависит от промывистости материала: для среднепромывистых он равен 0,9-1,1 м3/т, для труднопромывистых -1,2-1,5 м3/т.
Вибрационные дезинтеграторы (рис. 3.14) предназначены для дезинтеграции и классификации труднопромывистых руд черных и цветных металлов, песков, россыпей, нерудного и строительного сырья. Их отличает высокая частота колебаний рабочего органа и высокая степень отмывки материала от глины (до 95-98 %).

Для интенсификации процесса промывки в дезинтеграторы вместе с промывным материалом подается галя крупностью до 200 мм. Технические характеристики вибрационных промывочных машин приведены в табл. 3.7.

Высокоглинистые руды трудно поддаются промывке путем механических воздействий рабочих органов машин и динамических воздействий потоков воды. Для таких руд эффективна дезинтеграция глины за счет ее размокания. Процесс дезинтеграции может быть дополнительно интенсифицирован за счет подачи сжатого воздуха. Такой способ промывки используется в промывочных башнях. Они (рис. 3.15) представляют собой закрытый цилиндроконический резервуар диаметром 5-10 м с высотой цилиндрической части 6-12 м с углом при вершине конуса не менее 50°. В центре резервуара расположен аэролифт для подъема и разгрузки мытой руды. В верхней части цилиндра на боковой поверхности имеются отверстия для слива глинистой пульпы. В нижней части конуса имеются сопла для подачи воды и сжатого воздуха. Руда загружается сверху и перемещается вниз, подвергаясь при этом воздействию струй воды и воздуха. Вымываемая диспергированная глина разгружается в виде слива, а мытая руда поднимается аэролифтом в деаэрационную камеру и далее в сгустительную воронку, слив которой возвращается в башню, а мытая руда отправляется на обезвоживание.

Преимуществом промывки в башнях является низкое истирание руды и, следовательно, небольшие потери ценных компонентов со сливом. Башни применимы для руд с высокой размокаемостью глин. Башенная промывка применяется в основном для руд черных металлов, чаще для бурожелезняковых.
Основные технологические показатели промывочных аппаратов приведены в табл. 3.8.
Для дезинтеграции труднопромывистых песков выбирают аппараты с длительным временем пребывания материала в рабочей зоне и с интенсивным механическим воздействием. Кроме того, для таких материалов следует использовать многооперационные схемы промывки, применяя в первых стадиях скрубберы и вибрационные аппараты, а в последующих — корытные мойки. Вариант технологической схемы комбинированного типа для промывки марганцевых руд с высоким содержанием глины приведен на рис. 3.16.
Для пластичных глин щековая дробилка может быть заменена на шнекозубчатую. В зависимости от промываемого сырья в комплексе также могут быть использованы инерционные и барабанные грохоты, скрубберы, сабельные мойки.