Применение технологии Kroosh для процессов разделения сыпучих материалов и полидисперсных суспензий

К.ф.-м. н. И. Круш, к.т.н. Д. Борохович, д.т.н. Г. Косой

(Статья опубликована в Горном информационно-аналитическом бюллетене "Обогащение полезных ископаемых – 1". Выпуск 14, 2009. ISBN: 0236-1493, UDK: 622.7)

В основу технологии, разработанной компанией Kroosh Technologies Ltd, положена многочастотная нелинейная вибрационная система, в которой параметры вибровозбудителя, связей и подвижных элементов рассчитаны и выбраны таким образом, что в них реализуется режим "странного аттрактора".

В таком режиме просеивающая поверхность колеблется в многочастотном режиме, динамическое усиление обеспечивает увеличение средней амплитуды просеивающей поверхности в 3-8 раз, а пиковые ускорения увеличиваются в 10-50 раз.

Эффект "многомерного странного аттрактора" стабилизирует вибрационную систему в резонансной области в широком диапазоне частот вибрации, (см. рис. 1).

В случае аттрактора рабочий режим системы стабилизируется при значительных возмущениях режимных параметров. При соответствующей конструкции и настройке система генерирует вибрацию с широкополосным частотным спектром, что обеспечивает более эффективное использование энергии при грохочения материалов. Это проявляется в интенсивном вибрационном кипении слоя материала на рабочей поверхности, лучшей сегрегации частиц и дезинтеграции агломератов. Не менее важно то, что такие режимы обеспечивают непрерывную самоочистку ячеек сит от застрявших и налипших частиц. В результате, эффективность и удельная производительность многочастотных грохотов существенно выше, чем у традиционных одночастотных машин.

Устройство, реализующее режим аттрактора, называется Kroosher®. Это устройство преобразует одночастотную вибрацию в многочастотную, многократно усиливает ее и передает сетке, равномерно распределяя энергию по всей поверхности с помощью бильных решеток. Вместе с тем обеспечивается высокая надежность машины, поскольку инерционные нагрузки на корпус грохота ниже, чем в обычных грохотах.

Kroosher® – или "адаптер" – является чисто механической системой. Он получает необходимую энергию от вибрирующего корпуса грохота и не нуждается в каких-либо других источниках энергии – электрических, пневматических или гидравлических.

Преимущества наших машин, основанных на нелинейных динамических эффектах, в сравнении с традиционными одночастотными машинами, следующие:

 

  • более значительная часть энергии вибраторов воспринимается технологической нагрузкой (иногда разница на порядок);
  • возможность оптимизации многочастотного вибрационного спектра в соответствии с конкретной технологической задачей;
  • возможность реализации стабильных виброударных режимов, обладающих высокой энергетической эффективностью;
  • высокие показатели качества грохочения достигаются, помимо специфических динамических характеристик многочастотных грохотов uls, также за счёт возможности регулирования в широком диапазоне таких параметров, как частота колебаний корпуса, центробежная сила вибраторов, сила натяжения сетки, угол наклона грохота и размер ячейки сетки.

 

Рис.1. Кривая "ускорение сетки – частота вибраций"

 

Принцип действия многочастотных грохотов показан на рис. 2. В конвенциональных грохотах источник вибрации, корпус и сетка жестко связаны и через упругую связь соединены с неподвижным основанием.

В многочастотных грохотах источник вибрации жестко соединен с корпусом, который, в свою очередь, соединен с наружной оболочкой механического адаптера. Внутренняя оболочка адаптера, посредством упругой связи, соединена с бильной решеткой, которая взаимодействует с сеткой или сеточной сборкой через одностороннюю упругую связь. Импульс, передаваемый бильной решеткой сеточной сборке, зависит от величины зазора между ней и бильной решеткой. Сеточная сборка, с помощью упругой связи, закрепленной на корпусе, натянута в продольном направлении.

Совокупность описанных взаимодействий, источника вибрации, корпуса, механического адаптера, бильной решетки и сеточной сборки обеспечивают отличительные особенности многочастотных грохотов, описанные выше.

 

Рис. 2

 

Область применения технологии Kroosh® – это процессы и аппараты для разделения частиц по крупности (сухое и мокрое грохочение, обезвоживание, а также обесшламливание пульп).

В процессах грохочения новая вибрационная система обеспечивает расширение области эффективного применения новых аппаратов для просеивания мелких (менее 10 мм), тонких (менее 1 мм) и очень тонких частиц – вплоть до 45-75 микрон при высокой производительности и эффективности.

Существенным преимуществом этой вибрационной системы является самоочистка просеивающей поверхности вследствие высоких пиковых ускорений рабочего органа.

В наиболее совершенных конвенциональных грохотах ускорение на просеивающей поверхности не превышает 5-8 g, вследствие чего просеивающая поверхность быстро забивается, уменьшая производительность аппарата, вплоть до прекращения процесса просеивания.

Изложенная характеристика технологии Kroosh® определяет область ее применения.

В горнорудной и горно-химической промышленности и, в частности, на обогатительных фабриках применение вибрационного оборудования типа Ultimate Screener позволит снизить крупность дробленой руды с 20-25 до 8-10 мм, увеличить производительность измельчительного оборудования примерно на 15-20%, заменить спиральные классификаторы на многочастотные грохота и значительно уменьшить удельный расход электроэнергии на измельчение руды, потребляющее 40% всей электроэнергии на обогатительной фабрике, повысить качество железорудного концентрата за счет мокрого грохочения и измельчения сростков крупнее 45-75 микрон.

В угольной промышленности, а именно, на углеобогатительных фабриках применение технологии Kroosh® в операциях обесшламливания и обезвоживания продуктов обогащения позволит вовлечь в переработку десятки миллионов тонн отвальных шламов, хранящихся в шламонакопителях. Из этих отвальных продуктов, содержащих 50-70% золы, может быть получен высококачественный энергетический уголь с содержанием золы 15-25%.

В настоящее время на предприятиях нерудной промышленности скопились сотни миллионов тонн отходов в виде влажных отсевов дробления мельче 5 мм, которые накапливались десятилетиями из-за отсутствия необходимых технических средств их переработки. Проведенные нашей компанией испытания показали, что большинство таких материалов может быть переработано с помощью многочастотных грохотов и использовано в промышленности строительных материалов и других отраслях.

 

Примеры использования многочастотных грохотов
в различных отраслях промышленности

 

Наименование материала,

место установки грохота

Страна

Влажность/содержание глины, %

Продукты (фракции) грохочения, мм

Площадь сетки, м²

Производи-тельность, т/ч/
удельная про-изводитель-ность, т/ч·м²

Извлечение мелкой фракции в подрешетном продукте, %

Мел, ОФ*

Германия

сухой

-3+1,25

-1,25+0

2,0

16/8,0

99,7

Известняк, К**

Молдова

8,7

-5+3

-3+0

1,3

18,1/13,9

93,4

Доломит, К

Израиль

2,5

-6+1,4

-1,4+0

2,3

35/15,2

80,0

Доломит, К

Израиль

4,7

-6+1,4

-1,4+0

2,3

27,4/11,9

71,7

Гранит, ОФ

Казахстан

1,8/10,8

4,5/5,6

-20+5

-5+0

1,3х2

34/26,1

18/13,8

92,5

82,8

Дробленый гра-нитный щебень

Украина

1,8-3,0

-8+2,5

-2,5+0

2,3

18,0-28,7/

7,8–12,5

88,7

Дробленый гра-нитный щебень

Украина

2,5-4,5

-2,5+0,63

0,63+0

2,3

9,7-13,9/

4,2-6,0

95,6

Медно-цинковая руда

Казахстан

3-8

-20+8

-8-0

0,7

28-36/

40-52

75-95

Медно-цинковая руда

Казахстан

9-10

-20+8

-8-0

0,7

34-48/

49-69

78-87

 

На медной обогатительной фабрике в Казахстане грохот ULS 1x2 был испытан вместо спирального классификатора 1КСН-24, работающего в замкнутом цикле с шаровой мельницей. Грохот был оборудован сеткой с ячейкой 1,6 мм. Надрешетный продукт возвращался в мельницу, подрешетный – направлялся на вторую стадию измельчения.

 

Технологические показатели работы мельницы в замкнутом цикле с грохотом

 

Наименование

Показатель

Спиральный классификатор
1КСН-24

Многочастотный грохот ULS 1x2

Нагрузка на мельницу/на грохот, т/ч

68,0/74,4

66,0/89,2

Выход слива (подрешетного продукта), %

64,0

44,0

Содержание фракции -0,074 мм в измельченной руде, %

32,6

40,4

Циркулирующая нагрузка, %

12,4

35,1

Удельная производительность мельницы по 0.074 мм, т/м3·ч

0,92

1,12

Эффективность классификации по -1.6 мм, %

44,1

88,2

 

При более тонком подрешетном продукте удельная производительность мельницы по классу 0,074 мм при работе с грохотом увеличилась на 22,4 % . Кроме того, при работе мельницы с грохотом достигается более стабильный гранулометрический состав подрешетного продукта, в то время как при работе со спиральным классификатором с непогруженной спиралью он сильно колеблется и зависит от расхода воды, крупности руды на выходе из мельницы и распределения пульпы в корыте классификатора.

Кроме промышленного оборудования нами разработан уникальный многочастотный ситовый анализатор для мокрого и сухого просеивания пульпы, привод которого использован для установки блока вибрационной мельницы для приготовления проб к химическому анализу. На аппарате можно производить также шламовый анализ пульпы на ситах 15, 10 и 5 микрон.

Аппарат может быть снабжен дополнительным измельчительным блоком для подготовки проб к химическому анализу, который включает четырехкамерную вибрационную мельницу. Основным рабочим элементом аппарата является вибрационная система, генерирующая многочастотные нелинейные колебания с регулируемым вертикальным размахом колебаний набора cит.

Колебательный контур аппарата включает два электрических вибратора и механический преобразователь колебаний, преобразующий высокочастотные линейные колебания подмоторной плиты в многочастотные нелинейные колебания платформы сит и каждой ситовой поверхности. Набор сит и каждое сито совершают также крутильные колебания в горизонтальной плоскости.

При генерации многочастотных нелинейных колебаний поверхность каждого сита колеблется в широком диапазоне спектра частот 20–1000 Гц при пиковых ускорениях на сетке до 150 g, что обеспечивает эффективное просеивание полидисперсных смесей и непрерывную очистку сеток. Для просеивания пульпы аппарат снабжен расположенным в верхней части оросительным блоком, который распределяет поток воды по всей площади каждого сита.

 

Литература:

  1. Multifrequency vibratory separator, a vibratory separator including same, and a method of vibratory separation of solids. Patent USA 6,845,868, 2005. Inventors I. Krush, Y. Obodan.

  2. Многочастотная вибрационная сепараторная система, вибрационный сепаратор, содержащий эту систему, и способ вибрационной сепарации твердых частиц. Патент РФ 2256515, 2005. Патент Украины UA 74544 C2, 2005. Авторы И. Круш, Ю. Ободан.

  3. Д. Борохович, И. Круш, Ю. Ободан. Опыт применения технологии Kroosh для просеивания нерудных сыпучих материалов. Вибрации в технике и технологиях. Всеукраинский научно-технический журнал. 2007, № 3 (48). Днепропетровский государственный горный университет.

  4. www.kroosh.com