Принципы проектирования технологической схемы

Хорошо продуманная технологическая схема должна в полной мере учитывать технологическую рациональность, надежность, современность, экономичность и взаимную совместимость. Оптимальная компоновка разрабатывается на основе требуемой мощности переработки, характеристик горной породы и требований к готовому продукту. Проектирование технологической схемы обычно основывается на следующих принципах:

1. Степень дробления

Степень дробления — ключевой показатель эффективности дробилки, определяемый как отношение размера куска на входе к размеру на выходе. Он показывает, во сколько раз уменьшился размер материала. Существует несколько методов расчета:

1. По максимальному размеру куска до и после дробления.

2. По средней крупности материала.

Поскольку степень дробления является основным фактором при определении количества стадий дробления, более тонкий продукт требует больше стадий. Рекомендуемые степени дробления: Крупное (первичное) дробление: i=3-5, Среднее (вторичное) дробление: i=4-5, Мелкое (третичное) дробление: i=5-8. Это позволяет максимально эффективно использовать каждую стадию и получить оптимальную схему.

Если на какой-либо стадии не достигается требуемая степень дробления, это создает нагрузку на последующие стадии, увеличивает количество потенциальных точек отказа системы и снижает надежность ее работы. Следовательно, выбор и распределение степеней дробления — это первостепенный принцип.

2. Масштаб производства

Для крупных заводов по производству песка экономичность является главным показателем. Наличие множества моделей оборудования позволяет разработать несколько схем. Их сравнение помогает выбрать наиболее экономичное решение, отвечающее требованиям, что позволяет значительно сэкономить на инвестициях и снизить эксплуатационные расходы.

Для систем малой мощности в приоритете простота технологической схемы. Следует использовать двухстадийную схему вместо трехстадийной везде, где это возможно, и стремиться достичь проектных показателей с минимальным количеством дробилок, грохотов и конвейеров.

3. Форма и крупность продукта

Форма зерна относится к геометрии частицы, а крупность — к их размеру. Оба параметра являются критически важными показателями качества. Для бетонного заполнителя существуют не только строгие требования к гранулометрическому составу, но и спрос на кубовидную форму зерна.

Разные дробилки производят продукт с разной формой зерна, поэтому этот показатель напрямую зависит от производительности выбранной дробилки и свойств материала (например, слоистые породы склонны к производству лещадных зерен).

4. Производительность дробильного оборудования

Тип дробилки напрямую влияет на технологическую схему и гранулометрический состав продукта:

1. Дробилки с высокой степенью дробления позволяют уменьшить количество стадий.

2. Дробилки, использующие принцип межчастичного дробления (например, конусные), производят меньше лещадных зерен.

3. Дробилки ударного действия, использующие кинетическую энергию, часто производят более кубовидный продукт.

4. Центробежные ударные дробилки (VSI) с схемой «камень о камень» дают продукт лучшей формы, но имеют более низкую производительность по песку по сравнению со схемой «камень о железо».

5. Свойства материала

Кристаллическая структура и прочность на сжатие материала — это критически важные факторы, влияющие на технологическую схему и выбор оборудования. Материалы с высокой прочностью на сжатие трудно дробить, что требует использования более мощных дробилок и часто ограничивает выбор.

Кроме того, материалы с зернистой кристаллической структурой склонны к образованию кубовидных зерен, в то время как материалы со слоистой структурой производят лещадные зерна, что часто требует дополнительной стадии «формовки» или «грануляции» в процессе.

Выбор основного оборудования

1. Первичное дробление

Первичное дробление, как правило, осуществляется по открытой схеме и обрабатывает материал, поступающий из карьера. Стандартное оборудование: Щековые дробилки и Конусные гирационные дробилки.

• Конусная гирационная дробилка: Обрабатывает очень крупные куски и обладает высокой производительностью, подходит для всех типов пород. Работает стабильно и обеспечивает равномерную подачу. Недостатки: большая высота и высокая первоначальная стоимость. Является идеальным выбором для мощностей ≥ 1200-1500 т/ч, так как позволяет уменьшить количество единиц оборудования и упростить схему. Ее преимущества наиболее ярко проявляются в крупных системах.

• Щековая дробилка: Подходит для всех типов пород. Однако, в силу своей конструкции (наличие холостого хода), имеет относительно меньшую производительность и дает продукт худшей формы с высоким содержанием лещадных зерен. Это экономичный выбор для мощностей < 1000 т/ч, когда требования к форме зерна не строгие. Небольшая степень дробления увеличивает нагрузку на последующие стадии, а плохая форма зерна часто требует стадии грануляции. Является предпочтительным оборудованием для малых и средних карьеров.

2. Вторичное и третичное дробление

Вторичное и третичное дробление обычно работают в замкнутой схеме с грохотом. Стандартное оборудование: Роторные дробилки и Конусные дробилки (включая пружинные, с одним гидроцилиндром и с несколькими гидроцилиндрами).

• Роторная дробилка: Известна тем, что дает продукт отличной кубовидной формы и имеет невысокую первоначальную стоимость. Широко используется, но подходит только для пород средней прочности и низкой абразивности; в противном случае расходы на износ быстро растут, снижая экономическую эффективность. Хотя существуют роторные дробилки для твердых пород, их эксплуатационные расходы остаются высокими, и для дробления твердых пород обычно предпочтительнее конусные дробилки.

• Конусная дробилка: Дробящее усилие и степень дробления различаются в зависимости от типа, с четким трендом в сторону гидравлических моделей. Многогидроцилиндровые конусные дробилки, как правило, обладают более высокой общей производительностью. Выбор между одно- и многогидроцилиндровой зависит от схемы: Многогидроцилиндровая используется для получения высокой степени дробления (что позволяет уменьшить количество стадий и снизить стоимость системы) и для дробления твердых пород (содержание лещадных зерен обычно <18%). Одногидроцилиндровая используется для переработки пород средней прочности.

3. Производство песка (Грануляция)

Процессы производства песка generally делятся на мокрые, сухие и полусухие. Стандартное оборудование: Центробежные ударные дробилки (VSI) и Стержневые мельницы.

• Центробежная ударная дробилка (VSI): Наиболее широко используемое оборудование для производства песка. Обладает высокой производительностью, дает продукт хорошей формы, имеет низкие эксплуатационные расходы и выполняет функцию грануляции. Модуль крупности песка обычно около 3.0, а гранулометрический состав не идеален. Песок можно просеить на фракции (например, 2.36-4.75мм, 0.6-2.36мм, <0.6мм) и затем смешать для получения требуемого состава. Также можно добавить контролируемое количество мелких фракций из стержневой мельницы.

• Стержневая мельница: Часто используется в мокрых процессах (типы: с разгрузкой через решетку, центральной разгрузкой, периферийной разгрузкой). Дает продукт отличной формы и позволяет легко регулировать модуль крупности. Главные недостатки: низкая эффективность, высокий уровень шума и высокие эксплуатационные расходы. На проектах с высокими требованиями к качеству песка часто используется комбинированная схема с VSI дробилкой и стержневой мельницей, где мельница в основном выполняет функцию корректировки гранулометрического состава.

• Другое: Другие дробилки, такие как центробежные дробилки с вертикальным валом и реверсивные молотковые дробилки, также могут производить песок, но подходят только для материалов средней прочности и ниже. Предпочтительным и наиболее эффективным выбором для производства песка является VSI дробилка.

4. Оборудование для мойки и обезвоживания песка

Стандартные типы: Колесные пескомойки, Спиральные пескомойки, Установки по обезвоживанию и сгущению песка, Модульные пескомойки с гидроциклоном.

5. Выбор вспомогательного оборудования

Эта категория включает Питатели, Грохоты, Бункера, Конвейеры и Системы автоматизации.

• Питатели: Включают Пластинчатые питатели, Валковые (колосниковые) питатели, Электромагнитные вибрационные питатели, Питатели-грохоты (виброгрохоты). Питатель-грохот (VGF) широко используется благодаря высокой производительности, способности работать с материалом с высоким содержанием глины и влаги, а также совмещает функции предварительного грохочения и питания, удаляя примеси.

• Грохоты: Основные типы включают Инерционные грохоты (для сортировки крупных и средних кусков), Линейные грохоты (для сортировки средних и мелких фракций и обезвоживания), Эллиптические грохоты (для сортировки крупных и средних материалов), Многоситовые грохоты (для сортировки мелких, липких и влажных материалов с высоким содержанием пылевидных фракций), Дуговые сита (Барабанные грохоты) (для тонкой классификации и обезвоживания), Высокочастотные грохоты (для мокрой и сухой классификации средних и мелких частиц). Правильный выбор типа грохота и сита критически важен для достижения высокой эффективности и низких эксплуатационных расходов.

• Бункера: Должны быть спроектированы так, чтобы обеспечивать непрерывную, стабильную и полную загрузку оборудования, а также обеспечивать удобный доступ для обслуживания.

• Автоматизация управления: Позволяет поддерживать работу дробилок при полной нагрузке, оптимизирует работу всей системы, включает механизмы самозащиты, снижает затраты на труд и эксплуатационные расходы, а также обеспечивает crucial мониторинг для быстрого выявления и устранения неисправностей, минимизируя простой.

Заключение

Выбор надежной, технологически современной и экономичной схемы производства щебня и песка — это сложная задача системной инженерии. Она требует тщательного учета размера исходного материала, требований к готовому продукту, свойств породы и рационального подбора всего дробильно-сортировочного и вспомогательного оборудования в комплексе с эффективной системой автоматического управления. Только хорошо продуманная технологическая схема и правильная конфигурация оборудования могут обеспечить эффективную, производительную и экономически жизнеспособную линию по производству песка.