Аппаратами для классификации являются спиральные классификаторы и гидроциклоны. Первые применяются преимущественно в первой стадии измельчения при небольшой и средней производительности измельчительных переделов. Гидроциклоны могут устанавливаться как в первой, так и во второй стадиях измельчения, а также при доизмельчении промпродуктов.
Выбор типоразмеров классифицирующих аппаратов определяется принятой схемой измельчения и производительностью измельчительного передела фабрики. Расчет классифицирующих аппаратов должен согласовываться с ранее выполненными расчетами количественной и водно-шламовой схемы измельчения.
3.10.1 Определение производительности спиральных
классификаторов
Производительность спиральных классификаторов по сливу и по пескам определяется по эмпирическим формулам.
Производительность по сливу определяется по формуле (107):
QC = 4.56 * m * Kβ * Kδ * KC * Kα * D1.765, т/ч, (107)
производительность по пескам – по формуле (108):
QП = 5.45 * m * n * Kδ * Kα * D3, т/ч. (108)
В формулах (107), (108):
m – число спиралей;
Kβ – поправочный коэффициент на крупность слива;
Kδ – поправочный коэффициент на плотность твердого;
KC – поправочный коэффициент на плотность слива классификатора;
Kα – поправочный коэффициент на угол наклона корыта классификатора;
D – диаметр спирали классификатора, м;
n – частота вращения спирали, об–1.
3.10.2 Пример расчета классификатора
Выбирается и рассчитывается классификатор для поверочной классификации технологической схемы на рисунке 27.
Руда
0 100 ---------- 95
7.9
Свежая вода
750
1 500 ---------- 82.6
LI = 163.5 157.9
 |  |  | |  | | |  | ||||||||
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ I 
|
750
LII = 95.3 2 500 ---------- 70
321.4
К Л А С С И Ф И К А Ц И Я
 |
150 600
3 100 ---------- 36 4 400 ---------- 80
266.7 150
Рисунок 27 – Технологическая схема измельчения
Исходные данные:
1) производительность измельчительного передела – 150 т/ч;
2) количество секций измельчения – 2;
3) циркулирующая нагрузка – 400 %;
4) содержание класса –0.074 мм в сливе классификатора – 55 %;
5) плотность руды – 3.0 т/м3;
6) содержание твердого в сливе классификатора – 36 %.
Из формулы (107) определим D1.765:
QC
D1.765 = ----------------------------------------, м.
4.56 * m * Kβ * Kδ * KC * Kα
Приравняем значение QC в формуле (107) необходимой производительности по сливу для одной секции измельчения, т.е.
QC = Qнеобх = 150/2 = 75 т/ч.
Определим коэффициенты.
Коэффициент Kβ определяем по таблице 46. Для содержания в сливе классификатора 55 % класса –0.074 мм значение Кβ составит:
1.7 – 1.41
Kβ = 1.7 – ----------------- * (55 – 53) = 1.65.
65 – 53
Таблица 46 – Значение коэффициента Кβ
| Параметры | Номинальная крупность слива, мм | ||||||||
| 1.17 | 0.83 | 0.59 | 0.42 | 0.30 | 0.21 | 1.15 | 1.10 | 0.074 | |
| Содержание в сливе класса –0.074 мм, % | |||||||||
| Базисное разжижение слива (Ж:Т) | 1.3 | 1.5 | 1.6 | 1.8 | 2.0 | 2.33 | 4.0 | 4.5 | 5.7 |
| Содержание твердого в сливе, % | 16.5 | ||||||||
| Коэффициент Кβ | 2.50 | 2.37 | 2.19 | 1.96 | 1.70 | 1.41 | 1.00 | 0.67 | 0.46 |
δТ 3.0
Kδ = -------- = -------- = 1.11;
2.7 2.7
Коэффициент KC определяем по таблице 47.
Таблица 47 – Значение коэффициента КС
| Плотность руды, т/м3 | Отношение RT/R2.7 | ||||||
| 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.5 | 2.0 | |
| 2.7 | 0.60 | 0.73 | 0.86 | 1.00 | 1.13 | 1.33 | 1.67 |
| 3.0 | 0.63 | 0.77 | 0.93 | 1.07 | 1.23 | 1.44 | 1.82 |
| 3.3 | 0.66 | 0.82 | 0.98 | 1.15 | 1.31 | 1.55 | 1.97 |
| 3.5 | 0.68 | 0.85 | 1.02 | 1.20 | 1.37 | 1.63 | 2.07 |
| 4.0 | 0.73 | 0.92 | 1.12 | 1.32 | 1.52 | 1.81 | 2.32 |
| 4.5 | 0.78 | 1.00 | 1.22 | 1.45 | 1.66 | 1.99 | 2.56 |
| 5.0 | 0.83 | 1.07 | 1.32 | 1.57 | 1.81 | 2.18 | 2.81 |
Для этого находим содержание твердого в сливе классификатора (Т2.7) по таблице 46:
33 – 30
Т2.7 = 33 – ------------- * (55 – 53) = 32.5 %.
65 – 53
Значение ТС принимается из расчета водно-шламовой схемы. В примере ТС =36 %.
Базисное разбавление слива составляет:
100 – Т2.7 100 – 32.5
R2.7 = ---------------- = ----------------- = 2.08.
Т2.7 32.5
Фактическое разбавление слива составляет:
100 – ТС 100 – 36
RТ = -------------- = --------------- = 1.78.
ТС 36
Отношение RT/R2.7 = 1.78/2.08 = 0.86.
По таблице 47 для руды с плотностью 3.0 т/м3 поправочный коэффициент составит:
1.07 – 0.93
КС = 0.93 + ------------------ * (0.86 – 0.8) = 0.97.
1.0 – 0.8
Коэффициент Kα определяем по таблице 48.
Таблица 48 – Значение коэффициента Kα
| Α | |||||||
| Kα | 1.12 | 1.10 | 1.06 | 1.03 | 1.00 | 0.97 | 0.94 |
По таблице 48 для α = 18° Kα = 1.0.
Таблица 49 – Значение величин D1.765 и D3
| D, м | 0.3 | 0.5 | 0.75 | 1.0 | 1.2 | 1.5 | 2.0 | 2.4 | 3.0 |
| D1.765 | 0.119 | 0.294 | 0.602 | 1.000 | 1.380 | 2.046 | 3.399 | 4.689 | 6.952 |
| D3 | 0.027 | 0.125 | 0.422 | 1.000 | 1.728 | 3.375 | 8.000 | 13.824 | 27.000 |
Определим D1.765 для m = 1:
D1.765 = -------------------------------------------- = 9.26 м.
4.56 * 1 * 1.65 * 1.11 * 0.97 * 1
Полученное значение D1.765 больше табличного (таблица 49) для D = = 3.0 м. Следовательно, самый большой односпиральный классификатор с D = 3 м с заданной производительностью по сливу не справится.
Определим D1.765 для m = 2:
D1.765 = -------------------------------------------- = 4.63 м.
4.56 * 2 * 1.65 * 1.11 * 0.97 * 1
Этой цифре по таблице 49 соответствует двухспиральный классификатор с D = 2.4 м.
Его производительность по сливу в соответствии с формулой (107) составит:
QC = 4.56 * 2 * 1.65 * 1.11 * 0.97 * 1 * 2.41.765 = 76.0 т/ч.
Производительность по пескам для n = 3.6 об/мин в соответствии с формулой (108) составит:
QП = 5.45 * 2 * 3.6 * 1.11 * 1.0 * 2.43 = 602.1 т/ч.
Таким образом, двухспиральный классификатор 2КСН–24А с заданной производительностью по сливу и пескам справляется.
3.10.3 Выбор гидроциклонов
При выборе гидроциклонов полезно учитывать следующее:
1) гидроциклоны большего диаметра надежнее в эксплуатации, чем гидроциклоны малого диаметра. Гидроциклоны диаметром 710 мм и более рекомендуются для классификации материала по граничной крупности 100–150 мкм;
2) давление «Р0» пульпы на входе в гидроциклон при работе последнего в открытом цикле должно быть не менее 0.04 МПа, а для гидроциклонов, работающих в замкнутом цикле – не менее 0.08 МПа.
В расчете определяется объемная производительность и проверяется граничная крупность слива и удельная нагрузка по пескам.
Объемная производительность гидроциклона рассчитывается по формуле (109):
V = 3 * Kα * KD * dП * dC * P00.5, м3/ч; (109)
граничная крупность слива определяется по формуле (110):
_____________________
/ D * dC * TП
dГ = 1.5 * \ / --------------------------------, мкм; (110)
\/ Δ * KD * P00.5 * (δТ – 1)
удельная нагрузка по пескам определяется по формуле (111):
QП * 4
q = -----------------, т/(см2*ч). (111)
N * π * Δ2
В формулах (109) – (111):
V – объемная производительность гидроциклона, м3/ч;
Kα – поправка на угол конусности.
Для α = 20° Kα = 1.0, для α = 10° Kα = 1.15;
KD – поправка на диаметр гидроциклона. Принимается по таблице 50;
dП – эквивалентный диаметр питающего отверстия, см;
dC – диаметр сливного отверстия, см;
P0 – рабочее давление пульпы на входе в гидроциклон, МПа;
dГ – граничная крупность слива, мкм;
D – диаметр гидроциклона, см;
TП – содержание твердого в питании гидроциклона, %;
Δ – диаметр песковой насадки, см;
δТ – плотность твердого в пульпе, т/м3;
q – удельная нагрузка по пескам, т/(см2*ч);
QП – песковая нагрузка по твердому, т/ч;
N – количество рабочих гидроциклонов на одну секцию, шт.
Удельная песковая нагрузка по твердому должна находиться в пределах 0.5 – 2.5 т/ч на 1 см2 площади пескового насадка.
Таблица 50 – Значение коэффициента KD
| D, мм | |||||||||||
| KD | 1.76 | 1.60 | 1.48 | 1.28 | 1.15 | 1.06 | 1.00 | 0.95 | 0.91 | 0.88 | 0.81 |
3.10.4 Пример расчета гидроциклонов
Основные исходные данные для выбора гидроциклонов принимаются из расчетов количественной и водно-шламовой схемы.
Подберем гидроциклоны для схемы измельчения на рисунке 25. Количество секций измельчения – 2.
3.10.4.1 Расчет гидроциклонов поверочной классификации I стадии
На схеме (рисунок 25) питание гидроциклона:
твердого – 1934.2 т/ч;
жидкого – 828.9 т/ч;
добавляется воды – 5.7 т/ч;
содержание класса –0.074 мм в сливе – 42 %.
Объем пульпы в гидроциклонирование составит:
Q2 1934.2
VП = VЖ + VТВ = W2 + LII + -------- = 828.9 + 5.7 + ------------- = 1479.3 м3/ч.
δТ 3.0
Содержание твердого в питании гидроциклона составит:
QПИТ 1934.2
ТП = ----------------------- = ----------------------------- = 69.86 %.
QПИТ + WП + L 1934.2 + 828.9 + 5.7
На одну секцию измельчения объем пульпы в питании составит:
VСЕКЦ = VП/N = 1479.3/2 = 739.65 м3/ч.
Номинальная крупность слива гидроциклона с содержанием 42 % класса –0.074 мм в соответствии с формулами (75) и (74) составит:
R+74 = 100 – βc–74 = 100 – 42 = 58 %,
96.274 96.274
dН = ----------------- = --------------- = 407 мкм.
2 – lg R+74 2 – lg 58
Граничная крупность слива в соответствии с формулой (76) составит:
dг = dн/1.75 = 407/1.75 = 233 мкм.
По таблице 32 такая граничная крупность обеспечивается гидроциклоном с D = 710 мм.
Объемная производительность гидроциклона для P0 = 0.1 МПа в соответствии с формулой (109) составит:
V = 3 * Kα * KD * dП * dC * P00.5 = 3 * 1 * 0.95 * 15 * 20 * 0.10.5 = 270.4 м3/ч.
Необходимое количество гидроциклонов на одну секцию составит:
N = VСЕКЦ/V = 739.65 / 270.4 = 3 шт.
С учетом трех резервных гидроциклонов в каждой секции устанавливается шесть гидроциклонов ГЦ–710.
Граничная крупность слива для диаметра песковой насадки Δ=7.5 см в соответствии с формулой (110) составит:
________________________
/ 71 * 20 * 69.86
dГ = 1.5 * \ / ------------------------------------- = 223 мкм, что меньше 233 мкм.
\/ 7.5 * 0.95 * 0.10.5 * (3 – 1)
Нагрузка по пескам выбранных гидроциклонов составляет 1216.5 / 2 = 608.25 т/ч. Удельная нагрузка в соответствии с формулой (111) составит:
QП * 4 608.25 * 4
q = ----------------- = ---------------------- = 4.59 т/(см2*ч),
N * π * Δ2 3 * 3.14 * 7.52
что больше допустимых значений. Для Δ = 15 см удельная нагрузка в соответствии с формулой (111) составит:
608.25 * 4
q = ---------------------- = 1.15 т/(см2*ч),
3 * 3.14 * 7.52
что находится в допустимых пределах. Окончательно следует принять диаметр пескового насадка Δ = 15 см.
3.10.4.2 Расчет гидроциклонов контрольной классификации I стадии
На схеме (рисунок 25) питание гидроциклона:
твердого – 717.7 т/ч;
жидкого – 530.5 т/ч;
содержание твердого – 57.5 %;
содержание класса –0.074 мм в сливе – 53 %.
Объем пульпы в гидроциклонирование составит:
717.7
VП = 530.5 + ----------- = 769.7 м3/ч.
3.0
На одну секцию измельчения объем пульпы в питании составит:
VСЕКЦ = 769.7/2 = 384.85 м3/ч.
Номинальная крупность слива гидроциклона с содержанием 53 % класса –0.074 мм в соответствии с формулами (75) и (74) составит:
R+74 = 100 – 53 = 47 %,
96.274
dН = --------------- = 294 мкм.
2 – lg 47
Граничная крупность слива в соответствии с формулой (76) составит:
dг = 294/1.75 = 168 мкм.
По таблице 32 такая граничная крупность обеспечивается гидроциклоном с D = 500 мм.
Объемная производительность гидроциклона для P0 = 0.1 МПа в соответствии с формулой (109) составит:
V = 3 * 1 * 1 * 13 * 16 * 0.10.5 = 197.3 м3/ч.
Необходимое количество гидроциклонов на одну секцию составит:
N = VСЕКЦ/V = 384.85 / 197.3 = 2 шт.
С учетом двух резервных гидроциклонов в каждой секции устанавливается четыре гидроциклона ГЦ–500.
Граничная крупность слива для диаметра песковой насадки Δ=7.5 см в соответствии с формулой (110) составит:
______________________
/ 50 * 16 * 57.5
dГ = 1.5 * \ / --------------------------------- = 148 мкм, что меньше 168 мкм.
\/ 7.5 * 1 * 0.10.5 * (3 – 1)
Нагрузка по пескам выбранных гидроциклонов составляет 208.7 / 2 = 104.35 т/ч. Удельная нагрузка в соответствии с формулой (111) составит:
104.35 * 4
q = ---------------------- = 1.18 т/(см2*ч),
2 * 3.14 * 7.52
что находится в допустимых пределах.
3.10.4.3 Расчет гидроциклонов контрольной классификации II стадии
На схеме (рисунок 25) питание гидроциклона:
твердого – 1761.1 т/ч;
жидкого – 1302.9 т/ч;
добавляется воды – 485.9 т/ч;
содержание класса –0.074 мм в сливе – 85 %.
Объем пульпы в гидроциклонирование составит:
Q8 1761.1
VП = W8 + LV + ------- = 1302.9 + 485.9 + ------------ = 2375.9 м3/ч.
δТ 3.0
Содержание твердого в питании гидроциклона составит:
1761.1
ТП = ---------------------------------- = 49.61 %.
1761.1 + 1302.9 + 485.9
На одну секцию измельчения объем пульпы в питании составит:
VСЕКЦ = VП/N = 2375.9/2 = 1187.95 м3/ч.
Номинальная крупность слива гидроциклона с содержанием 85 % класса –0.074 мм в соответствии с формулами (75) и (74) составит:
R+74 = 100 – 85 = 15 %,
96.274
dН = --------------- = 117 мкм.
2 – lg 15
Граничная крупность слива в соответствии с формулой (76) составит:
dг = 117/1.75 = 67 мкм.
По таблице 32 такая граничная крупность обеспечивается гидроциклоном с D = 360 мм.
Объемная производительность гидроциклона для P0 = 0.25 МПа в соответствии с формулой (109) составит:
V = 3 * 1 * 1.06 * 9 * 11.5 * 0.250.5 = 164.6 м3/ч.
Необходимое количество гидроциклонов на одну секцию составит:
N = VСЕКЦ/V = 1187.95 / 164.6 = 8 шт.
С учетом восьми резервных гидроциклонов в каждой секции устанавливается шестнадцать гидроциклонов ГЦ–360.
Граничная крупность слива для диаметра песковой насадки Δ=7.5 см в соответствии с формулой (110) составит:
_________________________
/ 30 * 11.5 * 49.61
dГ = 1.5 * \ / -------------------------------------- = 70 мкм, что больше 67 мкм.
\/ 7.5 * 1.06 * 0.250.5 * (3 – 1)
Для пескового насадка Δ=9.6 см граничная крупность слива в соответствии с формулой (110) составит:
_________________________
/ 30 * 11.5 * 49.61
dГ = 1.5 * \ / -------------------------------------- = 62 мкм, что меньше 67 мкм.
\/ 9.6 * 1.06 * 0.250.5 * (3 – 1)
Нагрузка по пескам выбранных гидроциклонов составляет 1251.1 / 2 = 625.55 т/ч. Удельная нагрузка в соответствии с формулой (111) составит:
625.55 * 4
q = ---------------------- = 1.08 т/(см2*ч),
8 * 3.14 * 9.62
что находится в допустимых пределах.
