» » Аппараты для окатывания
02.06.2015

На крупных новых обогатительных фабриках, таких как в Сильвер-Бей и «Аврора» (США), «Мармаратон» (Канада), в Мальмбергете (Швеция), окатывание железных концентратов ведется в барабанах. Наиболее крупные барабаны, установленные на фабрике в Силвер-Бей, имеют длину 9,2 м и диаметр 2,74 м, футерованы бетоном и при скорости вращения 10—11 об/мин имеют производительность 30—40 т/час. В агломерационных цехах для окомкования шихты также, как правило, применяют барабаны.
Как указывает М. Тигершельд, длина барабана должна в 2,3—3 раза превышать его диаметр. Угол наклона барабана для получения окатышей диаметром 22 мм должен быть равен 2—3,5°; окружная скорость — около 1,4 м/сек; при производстве окатышей диаметром 32 мм барабаны вращаются медленнее — с окружной скоростью 0,4—0,6 м/сек. При чрезмерно низкой скорости материал в барабане скользит и окатыши не образуются, а при излишне высокой скорости окатыши разбрасываются и разрушаются.
Аппараты для окатывания

Теория и расчет работы барабанов могут быть заимствованы из литературы по вращающимся печам цементной промышленности и по барабанным сушилкам, например из книги Е.И. Ходорова. По литературным данным, движение материалов в барабане зависит от угла наклона продольной оси барабана, угла естественного откоса и степени заполнения барабана материалом. Движение материала характеризуется критерием, выражающим отношение времени подъема частиц материала ко времени их падения.
Основным недостатком барабана является выдача неоднородных по размеру окатышей, что связано с характером движения материала в барабане (рис. 22). Поступивший в барабан материал поднимается по образующей благодаря трению и частично за счет центробежной силы, пока не достигнет поверхности слоя, а затем скатывается вниз под действием силы тяжести, когда угол наклона превысит угол естественного откоса материала. При качении окатыши «наматывают» на себя тонкие классы, растут и постепенно продвигаются вдоль барабана в соответствии с его наклоном. Поскольку сила трения пропорциональна весу, наиболее крупные и тяжелые окатыши имеют больше возможностей увеличиться в размере, чем мелкие, что способствует неоднородности величины окатышей. При продвижении материала вдоль барабана образовавшиеся окатыши не встречаются со свежими порциями поступающего мелкого материала, что также препятствует созданию условий для их равномерного роста.
С целью получения однородных по размеру окатышей за барабаном устанавливают грохоты, работающие в замкнутом цикле с барабаном; циркуляционная нагрузка при этом превышает 100%, а иногда достигает 400%.
За последние годы создан ряд новых aппapaтoв для окатывания, наиболее распространенным из них является наклонная чаша (рис. 23), впервые появившаяся в Чехословакии.
Аппараты для окатывания

Крупные наклонные чаши для окатывания железных концентратов установлены на фабрике «Игл». Чаша имеет диаметр 5,5 м, высоту борта 92 см и снабжена кольцевым желобом шириной 45 см для обкатывания антрацитом. Угол наклона дна чаши — тарели 50—60°, скорость вращения 7 об/мин, производительность 30—35 г/час.
Окатывание железных концентратов после выщелачивания пиритных огарков на фабрике «Коппер Клифф» также производится на наклонных чашах.
При окатывании на чаше отдельные окатыши поднимаются вместе с вращающейся тарелью на некоторую высоту, а затем скатываются по поверхности слоя свежего материала под углом естественного откоса. Чем крупнее окатыши, тем меньше расстояние, на которое они поднимаются до падения, и тем быстрее они пересыпаются через борт тарели по мере поступления новых порций материала. Таким образом, наиболее крупные окатыши циркулируют по небольшой траектории, а наиболее мелкие — по всей площади тарели, многократно попадая под струи свежего материала и воды, подаваемые на чашу. Благодаря такому принципу действия наклонная чаша выдает более равномерные по размеру окатыши, чем барабанный окатыватель.
Средняя продолжительность окатывания на наклонной чаше при непрерывном процессе может быть определена по уравнению
Аппараты для окатывания

Установлено, что до определенного предела размер окатышей и их прочность возрастают с увеличением средней продолжительности окатывания.
Из уравнения (1) видно, что продолжительность окатывания может быть увеличена за счет повышения борта и уменьшения угла наклона чаши (рис. 24). Однако изменение угла наклона тарели возможно только в определенном интервале, обычно в пределах 35—55°. При уменьшении угла наклона начинается налипание шихты на нож сбрасывателя, так как она не успевает скатываться с верхней точки чаши, на тарели образуется подушка из неподвижного материала и, процесс окатывания нарушается. Нижним пределом угла наклона является угол естественного откоса материла, поступающего на окатывание. С увеличением угла наклона тарели напрессование шихты на нож прекращается и большая энергия падающих окатышей повышает интенсивность процесса; однако при этом уменьшается заполнение объема чаши материалом и, соответственно, снижается средняя продолжительность окатывания. Увеличение угла наклона уменьшает также траектории движения окатышей, вследствие чего мелкие комочки выходят из общего потока материала и не укрупняются.
Аппараты для окатывания

По данным А.А. Орионова, оптимальный угол наклона для окатывания медно-цинковых сульфидных шихт равен 40 —45°; для окисленных никелевых руд этот угол составляет 50—55°.
По литературным данным, высоту борта чаши Н, в метрах, принимают пропорциональной квадрату ее диаметра О, в метрах, и при величине последнего в интервале 2—3 м она мажет быть приближенно выражена эмпирическим уравнением
Аппараты для окатывания

При этом производительность чаши пропорциональна диаметру чаши в четвертой степени
Аппараты для окатывания

а расход мощности на привод чаши, в киловаттах, равен
Аппараты для окатывания

Производительность чаши при изменении ее диаметра может быть рассчитана для одного и того же материала следующим способом:
Аппараты для окатывания

Как установлено опытами А.А. Орионова и В.С. Пыжова, для окатывания медно-цинковой шихты при D=1 м, Q=600 кг/час, С=5,23, Т=0,089 часа, если принять С и Т неизменными, при изменении диаметра чаши до 1,5 м производительность возрастет до 1450 кг/час, при диаметре 2 м — до 4600 кг/час, при диаметре 3 м — до 22 800 кг/час.
Оптимальные размеры аппаратуры для окатывания еще не разработаны и имеются лишь данные отдельных исследований. Так, например, при непрерывном окатывании медно-цинковой шихты на чаше диаметром 0,75 м установлено, что при высоте борта 50 мм получались окатыши с прочностью на раздавливание 150 г, при высоте борта 80 мм — 360 г, при 120 мм — 460 г.
Аппараты для окатывания

При повышенном числе оборотов тарели центробежная сила возрастает настолько, что в круговое движение по максимальной траектории вовлекаются как крупные, так и мелкие окатыши, и большая часть материала выбрасывается, не успев окататься, а полученные окатыши имеют различную величину. При малой скорости вращения чаши процесс окатывания идет медленно и окатыши также получаются неравномерными по крупности.
При окатывании медно-цинковой шихты было установлено, что оптимальное число оборотов чаши диаметром 0,75 мм равно 22 об/мин, испробованные скорости вращения 13 и 60 об/мин дали худшие результаты. Для окатывания окисленной никелевой руды на чаше диаметром 0,5 м и высотой борта 80 мм при скорости 23 об/мин и угле наклона 50° получались удовлетворительные результаты; при повышении скорости вращения до 38 об/мин процесс нарушался независимо от угла наклона чаши.
Существенным недостатком наклонных чаш является их громоздкость, а также механические недостатки, связанные с работой неуравновешенной наклонной системы с большой массой.
На рис. 25 приведен эскиз конусного аппарата для окатывания, предложенного П.Е. Каванагом. В этом аппарате около 70% концентрата переувлажняют, продавливают через решетки и в виде цилиндриков подают на вершину вращающегося конуса, остальную часть концентрата в сухом виде подают ближе к периферии. В результате происходит налипание сухого концентрата на переувлажненные первичные окатыши и достигается равномерная оптимальная влажность. В отличие от наклонной чаши, этот аппарат работает всем сечением и дает более высокую производительность.