Выбор и расчет основного и вспомогательного оборудования

 

2.5.1 Выбор и расчет оборудования для измельчения

1) Расчет первой стадии измельчения

Первая стадия измельчения проектируется в мельницах полусамоизмельчения с 8 % загрузкой шаров от объема. На полусамоизмельчение поступает руда крупностью минус 350 мм. Массовая доля готового класса минус 0,074 мм в разгрузке мельницы составляет %. Требуемая производительность 71,84 т/ч.

Эталонная мельница принимается ММС-90×30А, производительностью, как показывает практика работы на предприятии «Эрдэнэт», 350 т/ч и объемом барабана 160 м³.

Проектируемые мельницы – ММС-50×23 с объемом барабана 36,5 м³ и ММС-70×23А с объемом барабана 80 м³.

Расчет производительности проектируемой мельницы ведется по формуле:

 

,

(13)

где Q_п – производительность запроектированной мельницы, т/ч;

Q_и – производительность испытанной мельницы, т/ч;

V_п – объем запроектированной мельницы, м³;

V_и – объем испытанной мельницы, м³;

D_п – диаметр проектируемой мельницы, м;

D_и – диаметр испытуемой мельницы, м.

 

По формуле (13) находится производительность проектируемой мельницы:

- ММС-50×23:

т/ч

 

- ММС-70×23А:

т/ч

 

,

(22)

 

Количество мельниц определяется по формуле (22):

 

- ММС-50×23:

 

- ММС-70×23А:

 

К установке принимаются 2 мельницы ММС-50×23.

 

2) Расчет второй стадии измельчения

Производительность эталонной мельницы рассчитывается по формуле:

,

(14)

где Q_эт – производительность эталонной мельницы, т/ч;

Q_год. – годовая производительность цеха обогащения для эталонной фабрики;

К_в – коэффициент использования оборудования, равный 0,9;

К_н – коэффициент, учитывающий неравномерность свойств руды, равный 0,98.

 

Расчет удельной производительности эталонной мельницы ведется по формуле:

,

(15)

где q_эт – удельная производительность эталонной мельницы, т/(м³·ч);

Q_эт – производительность эталонной мельницы, т/ч;

– содержание готового класса в песках мельницы, %;

– содержание готового класса в исходной руде, %;

D – диаметр барабана без футеровки, м;

t – толщина футеровки, м;

L – длина цилиндрической части барабана, м;

n – число мельниц, шт.

Расчет удельной производительности проектируемой мельницы ведется по формуле:

 

,

(16)

где q_пр – удельная производительность проектируемой мельницы, т/(м³·ч);

q_эт – удельная производительность эталонной мельницы, т/(м³·ч);

К_из – коэффициент измельчаемости, К_из = 1 если руда на проектируемой и эталонной

фабрике одинаковой крепости;

К_D – коэффициент, учитывающий различие в диаметрах мельниц;

К_т – коэффициент, учитывающий различие в типе мельниц, К_т = 1 при отсутствии

перехода;

К_к – коэффициент, учитывает разницу в крупности исходной и конеч­ной руды;

К_L – коэффициент, учитывающий длину мельницы;

К_φ – коэффициент, учитывающий объемное заполнение мельницы измельчающей средой.

К_ψ – коэффициент, учитывающий частоту вращения мельницы.

 

Коэффициент К_D рассчитывается по формуле:

 

,

(17)

где D_пр – диаметр проектирумой мельницы, м;

D_эт – диаметр эталонной мельницы м.

 

Коэффициент К_к рассчитывается по формуле:

 

,

(18)

где m₁ – относительная производительность мельницы по расчетному классу для руды, перерабатываемой на действующей обогатительной фабрике, при той крупности исходного и конечного продуктов, которые имеют место на фабрике;

m₂ – то же, для руды, проектируемой к обработке, при запроектированной крупности исходного и конечного продуктов.

 

Коэффициент К_φ рассчитывается по формуле:

 

,

(19)

где φ – степень заполнения объема проектируемой мельницы измельчающей средой;

φ_эт – степень заполнения объема мельниц проектируемой и эталонной.

 

Коэффициент К_L рассчитывается по формуле:

,

(20)

где L – длина проектируемой мельницы, м;

L_эт – длина эталонной мельницы, м.

 

Производительность мельницы определяется по формуле:

,

(21)

где Q_м – производительность мельницы, т/ч;

V – объем мельницы, м³;

β_кон – содержание готового класса в песках мельницы, %;

β_исх – содержание готового класса в исходной руде, %.

 

Количество мельниц необходимое для обеспечения требуемой производительности в операции вычисляется по формуле:

 

,

(22)

где Q – требуемая производительность, т/ч;

Q_м – производительность мельницы, т/ч.

 

Для второй стадии измельчения выбираем тип мельницы МШР – мельница шаровая с разгрузкой через решетку. Эталонная мельница МШР 1500×1600, %, %.

Производительность эталонной мельницы определяется по формуле (14):

т/ч.

Удельная производительность эталонной мельницы находится по формуле (15):

т/(м³·ч).

Расчет и выбор мельницы осуществляется по трем вариантам:

- МШР 2100×1500 V = 4,3 м³;

- МШР 2100×2200 V = 6,2 м³;

- МШР 2100×3000 V = 8,5 м³.

Коэффициент измельчаемости: К_и = 1.

Коэффициент крупности рассчитывается по формуле (18):

значение m₂ для проектируемых условий измельчения ( %, %) равно 0,9333 (Таблица 33 [10]);

значение m₁ для условий измельчения действующей мельницы ( %, %) равно 0,9375;

тогда .

Коэффициент типа мельницы К_т = 1.

Коэффициент диаметра рассчитывается по формуле (17):

- для мельницы МШР 2100×1500 ;

- для мельницы МШР 2100×2200 ;

- для мельницы МШР 2100×3000 .

Коэффициент длины рассчитывается по формуле (20):

- для мельницы МШР 2100×1500 ;

- для мельницы МШР 2100×2200 ;

- для мельницы МШР 2100×3000 .

Коэффициент заполнения мельницы измельчающей средой рассчитывается по формуле (19):

(стр.190 [12])

 

Коэффициент частоты вращения К_ψ =1.

Удельная производительность проектируемой мельницы ведется по формуле (16):

 

- для МШР 2100×1500 т/(м³·ч);

- для МШР 2100×2200 т/(м³·ч);

- для МШР 2100×3000 т/(м³·ч).

Производительность мельницы определяется по формуле (21):

- для МШР 2100×1500 т/ч;

- для МШР 2100×2200 т/ч;

- для МШР 2100×3000 т/ч.

Количество мельниц необходимое для обеспечения требуемой производительности в операции вычисляется по формуле (22):

- – 2 мельницы МШР 2100×1500;

- – 2 мельницы МШР 2100×2200;

- – 2 мельницы МШР 2100×3000.

Результаты расчета мельниц сведены в таблице 12.

 

Таблица 12 – Результаты расчета оборудования для измельчения

Стадия измельче-ния	Произво-дительность мельницы, т/ч	Содержание готового класса, масс. %	Типоразмер мельницы	Рабочий объем мель-ницы, м3	Удельная произво-дитель-ность (т·ч)/м3	Коли-чество мель-ниц, шт.
исх.	кон.
I стадия II стадия	162,29 35,28			ММС-50×23 МШР 2100×3000	36,50 8,50	- 1,66

 

Технические характеристики выбранного оборудования для измельчения представлены в таблице Б.1.

 

2.5.2 Выбор и расчет оборудования для грохочения

Определяем необходимую площадь грохочения по формуле:

 

,

(23)

где F - рабочая площадь сита, м²;

Q - производительность грохота, т/ч;

- удельная производительность на 1 м² поверхности сита, м³/ч;

- насыпная плотность материала, т/м³;

- коэффициент, зависящий от содержания в питании класса меньше половины отверстия грохота;

- коэффициент, зависящий от содержания питания грохота крупнее отверстия грохота;

- коэффициент, зависящий от эффективности грохочения;

- коэффициент, зависящий от формы зёрен материала;

- коэффициент, зависящий от влажности;

- коэффициент, зависящий от способа грохочения.

 

%

%

Е=90 % m=1; n=1; o=1; p=1

По формуле (23) определяем необходимую площадь грохочения:

м².

По площади грохочения подходит 2 грохота типа ГИТ 31.

Результаты расчета грохотов сведены в таблице 13.

 

Таблица 13 – Результаты расчета оборудования для грохочения

Наименование операции	Требуемая площадь грохочения, м2	Типоразмер грохота	Количество, шт.
Грохочение	0,72	ГИТ 31

 

Технические характеристики выбранного оборудования для грохочения представлены в таблице Б.2.

 

 

2.5.3 Выбор и расчет оборудования для классификации

1) Классификация I

Сливу, содержащему 80 масс. % класса минус 0,074 мм, соответствует номинальная крупность d_н=140 мкм (таблица 14 [10]).

По номинальной крупности слива d_н=140 мкм выбираются типоразмеры гидроциклонов для сравнения. Для сравнения принимаются гидроциклоны ГЦ-360, ГЦ-500 и ГЦ-710 (таблица 45 [10]).

Определяем производительность гидроциклона по исходной пульпе по формуле:

 

,

(24)

где W – производительность гидроциклона по исходной пульпе, м³/ч;

К_α – коэффициент, зависящий от угла конусности гидроциклона;

при α = 20 º; при α = 120 °;

К_D – поправка на диаметр;

D – диаметр гидроциклона;

d_пит – диаметр питающего отверстия, см;

d_cл – диаметр сливной насадки, см;

Р_о – давление на входе в гидроциклон, , МПа.

 

Итак, по формуле (24):

- для ГЦ-360: м³/ч;

- для ГЦ-500: м³/ч;

- для ГЦ-710: м³/ч.

Количество гидроциклонов определяется по формуле:

 

,

(25)

где W – производительность гидроциклона, м³/ч;

W_тр – требуемая производительность по исходной пульпе, м³/ч.

 

Итак, по формуле (25):

 

- ГЦ-360: ;

- ГЦ-500: ;

- ГЦ-710: .

К установке принимаем 4 ГЦ-500: 2 рабочих и 2 запасных.

Удельная нагрузка гидроциклона по пескам проверяется по формуле:

 

,

(26)

где q_п – удельная нагрузка гидроциклона по пескам, q_п = 0,5–2,5, т/(ч·см²);

W_тр – требуемая производительность по исходной пульпе, м³/ч;

n – число гидроциклонов;

S – сечение пескового отверстия, см²;

d – диаметр пескового насадка (таблица 45 [9]).

 

Итак, при диаметре пескового насадка d = 9 см по формуле (26):

т/(ч·см²)

Данное значение находится в пределах нормы: т/(ч·см²).

Достаточное давление на входе в гидроциклон определяется по формуле (24):

МПа, МПа.

Проверка номинальной крупности слива гидроциклона осуществляется по формуле:

,

(27)

где d_н – номинальная крупность слива, мкм;

D – диаметр гидроциклона, см;

d_cл – диаметр сливной насадки, см;

d_п – диаметр питающего отверстия, см;

– содержание твердого в исходной пульпе, %;

ρ – плотность твердой фазы, г/см³;

ρ₀ – плотность жидкой фазы, г/см³;

P₀ – рабочее давление пульпы на входе в гидроциклон, МПа.

 

Итак, по формуле (27): мкм

Т.к. полученная номинальная крупность слива меньше, чем заданная, следовательно, ГЦ-500 обеспечит необходимую крупность слива.

2) Классификация II

Сливу, содержащему 95% класса минус 0,074 мм, соответствует номинальная крупность d_н=74 мкм.

По номинальной крупности слива d_н=74 мкм выбираются типоразмеры гидроциклонов для сравнения. Для сравнения принимаются гидроциклоны ГЦ-250 и ГЦ-360.

Производительность гидроциклона по исходной пульпе проверяется по формуле (24):

для ГЦ-250: м³/ч;

для ГЦ-360: м³/ч.

Количество гидроциклонов определяется по формуле (25):

ГЦ-250: ;

ГЦ-360: .

К установке принимаем 4 ГЦ-360: 2 рабочих и 2 запасных.

При диаметре пескового насадка d = 9 см удельная нагрузка проверяется по формуле (26):

т/(ч·см²).

Данное значение находится в пределах нормы: т/(ч·см²).

Достаточное давление на входе в гидроциклон определяется по формуле (24):

МПа, МПа.

По формуле (32) проверяется номинальная крупность слива гидроциклона:

мкм

Т.к. полученная номинальная крупность слива меньше, чем заданная, следовательно, ГЦ-360 обеспечит необходимую крупность слива.

 

Результаты расчета гидроциклонов сведены в таблице 14.

Таблица 14 – Результаты расчета оборудования для классификации

Наименование операции	Объем пульпы, м3/ч	Содержание готового класса, масс. %	Диаметр гидроциклона, мм	Количество гидроциклонов, шт.
расчет-ное	устано-вочное
Классификация I Классификация II	143,0140 143,3151

 

Технические характеристики выбранного оборудования для классификации представлены в таблице Б.3.

2.5.4 Выбор и расчет оборудования для гравитационного обогащения

1) Расчет отсадочной машины

На фабриках с высокой и средней производственной мощностью предпочтительна установка беспоршневых отсадочных машин, имеющих большую площадь решет и соответственно высокую единичную производительность.

Типоразмер и число отсадочных машин определяется, исходя из требуемой площади отсадки, которая определяется по формуле:

 

,

(28)

где S – площадь отсадки, м²;

Q – требуемая производительность, т/ч;

q – удельная производительность машины, т/(м² ч).

 

Итак, по формуле (28): м²

Число устанавливаемых машин определяется по формуле:

 

,

(29)

где S – требуемая площадь отсадки, м²;

S_M – суммарная площадь решет в машине данного типоразмера, м².

 

Итак, по формуле (29)

К установке принимаются 4 отсадочные машины МОД-1М1.

 

Результаты расчета отсадочных машин сведены в таблице 15.

Таблица 15 – Результаты расчета оборудования для отсадки

Наименование операции	Требуемая производительность, т/ч	Типоразмер отсадочной машины	Количество отсадочных машин, шт.
Отсадка	52,4205	МОД-1М1

 

Технические характеристики выбранной отсадочной машины представлены в таблице Б.4.

2) Расчет концентрационных столов

Концентрация на столе 1

Производительность концентрационного стола определяется по формуле:

 

,

(30)

где ρ_р - плотность руды, кг/м³;

ρ_т, - плотность тяжелого минерала, кг/м³;

ρ_л - плотность легкого минерала, кг/м³;

d_ср - среднеарифметическая крупность зерен в питании, мм;

F - площадь деки, м²

m - число дек.

 

Число устанавливаемых машин определяется по формуле:

 

,

(31)

где Q – требуемая производительность, т/ч;

Q_кс –производительность концентрационного стола данного типоразмера, т/ч.

 

Рассчитываем производительность для СКО-1-7,5К по формуле (30):

т/ч.

Итак, по формуле (31)

К установке принимаем 2 концентрационных стола СКО-1-7,5К.

 

Концентрация на столе 2

Рассчитываем производительность для СКО-0,5К по формуле (30):

т/ч.

Итак, по формуле (31)

К установке принимаем 4 концентрационных стола СКО-0,5.

 

Доводка на концентрационном столе Gemeni

По требуемой производительности 427,13 кг/ч, выбирается концентрационный стол Gemeni 1000 с производительностью 450,00 кг/ч. Количество концентрационных столов определяется по формуле (31):

К установке принимаем 1 концентрационный стол Gemeni 1000.

Результаты расчета концентрационных столов сведены в таблице 16.

 

Таблица 16 – Результаты расчета концентрационных столов

Наименование операции	Требуемая производительность, т/ч	Производительность стола, т/ч	Типоразмер концентрационного стола	Количество, шт.
Концентрация на столе 1	5,24205	3,98130	СКО-1-7,5
Концентрация на столе 2	0,44072	0,14520	СКО-0,5
Доводка	0,42713	0,45000	Gemeni 1000

 

Технические характеристики концентрационных столов представлены в таблице Б.5.

3) Расчет центробежного концентратора

По требуемой производительности 23,3116 т/ч выбирается центробежный концентратор Knelson KC-MD20 c производительностью 13,6000 т/ч в количестве .

Результаты расчета концентраторов сведены в таблице 17.

Таблица 17 – Результаты расчета центробежного концентратора

Наименование операции	Требуемая производительность, м3/ч	Производительность концентратора, м3/ч	Типоразмер концентратора	Количество, шт.
Концентрация в Knelson	23,3116	13,6000	Knelson KC-MD20

Техническая характеристика центробежного концентратора Knelson KC-MD20 представлена в таблице Б.6.

2.5.5 Выбор и расчет оборудования для флотационного обогащения

Необходимое число камер в каждой операции рассчитывается по формуле:

 

,

(32)

где n – число камер;

V – объем пульпы, м³/мин;

t – время флотации, мин;

V_к – геометрический объем камеры, м³;

К₃ – коэффициент заполнения камеры, К₃ = 0,8.

 

Результаты расчета флотомашин представлены в таблице 18

Таблица 18 – Результаты расчета флотомашин

Наименование операции	Объем пульпы	Время флотации, мин	Типоразмер флотомашины	Количество камер, шт.
м3/ч	м3/мин	Расчет-ное	Устано-вочное
Основная флотация	133,4584	4,662		ФМ-3,2
1 Перечистная флотация	31,9044	0,534		ФМ-1,2
Контрольная перечистная	25,4651	0,426		ФМ-1,2
2 Перечистная флотация	13,1698	0,640		ФМ-1,2
Контрольная флотация	138,7817	4,429		ФМ-3,2

 

Технические характеристики флотомашин приведены в таблице Б.7.

2.5.6 Выбор и расчет оборудования для сгущения хвостов гравитационного обогащения

Необходимая площадь сгущения определяется по формуле:

,

(32)

где S – необходимая площадь сгущения, м²;

Q – производительность по твердому в сгущаемом продукте, т/ч;

q – удельная производительность, т/(м²·ч).

 

Итак, по формуле (32): м².

Число сгустителей определяется по формуле:

 

,

(33)

где n – число сгустителей, шт;

S_сг – площадь осаждения сгустителя, м².

 

Итак, по формуле (33):

К установке принимается 1 сгуститель СЦ-9А.

Результаты расчета сгустителя приведены в таблице 19

 

Таблица 19 – Результаты расчета сгустителя

Наименование операции	Производи-тельность, т/ч	Удельная производи-тельность, т/(м2·ч)	Типоразмер сгустителя	Номинальная площадь осаждения, м2	Количество, шт.
Сгущение хвостов гравитационного обогащения	38,825	1,1	СЦ-9А

 

Технические характеристики сгустителей представлены в таблице Б.8.

2.5.7 Выбор и расчет оборудования для фильтрации «золотой головки»

Расчет проведен для операции фильтрования «золотой головки» в пресс-фильтре производства завода «Прогресс».

Необходимая площадь фильтрования вычисляется по формуле:

 

,

(38)

где S – необходимая площадь фильтрования, м²;

Q – производительность по фильтрованному продукту, т/ч;

q – удельная производительность, т/(м²·ч).

 

Фильтрование «золотой головки» будет проводиться переменно (2 раза в сутки).

Итак, по формуле (38): м².

Число камер, необходимых для установки, вычисляется по формуле:

 

,

(39)

где n – число фильтров, необходимых для установки;

S – необходимая площадь фильтрования, м²;

S_к – площадь фильтрования одной камеры, м².

 

Итак, по формуле (39) .

К установке принимается пресс-фильтр РЗР 1,2-1У-001.

Результаты расчета фильтров приведены в таблице 20.

Таблица 20 – Результаты расчета фильтров

Наименование операции	Требуемая производи-тельность, т/ч	Удельная производи-тельность, т/(м2·ч)	Типоразмер пресс-фильтра	Площадь фильтрова-ния одной камеры, м2	Количество Фильтров, шт.
Фильтрование «золотой головки»	0,0246	0,3	РЗР 1,2-1У-001	1,2

 

Техническая характеристика фильтра представлена в таблице Б.9.

2.5.8 Выбор вспомогательного оборудования

Для агитации пульпы используются контактные чаны КЧ-6,3 и КЧ-3,2.

Для транспортировки руды используются конвейеры ленточные шириной 800, 1000 мм. Максимально допустимый угол наклона конвейера 18-20°.

Для перекачивания пульпы применяются насосы ГРАК 350/40, ГРАК 170/40.

Склады и бункера руды на обогатительной фабрике предназначены для обеспечения условий максимальной ритмичности работы фабрики при различии режимов работы рудника и фабрики. Бункера (или склады) предназначаются также для распределения потока руды по отдельным секциям. Во всех случаях применения бункеров и складов следует использовать их, по возможности, как усредняющие средства.

На фабриках с рудным самоизмельчением склады или бункера перед мельницами представляет собой единый запас руды между рудником и фабрикой, обеспечивающий нормальный режим работы рудника и фабрики.

При рудном самоизмельчении (крупность руды 350-0 мм) применяются преимущественно склады, и в редких случаях бункера, например при ограниченных размерах площадки фабрики.

Доставленная с рудника руда складируется на складе напольного типа, который будет располагаться перед отделением измельчения.

Полная вместимость склада 1000 т. Из напольного склада руда подается пластинчатыми питателями и ленточными конвейерами на первую стадию измельчения.

Тип и вместимость склада крупнодробленой руды указан в таблице 21.

 

Таблица 21 – Склад крупнодробленой руды обогатительной фабрики

Наименование	Вместимость, т
Склад крупнодробленой руды напольный с одноточечной разгрузкой