CC BY
113
17. Гротгейм, К., Уэлч Б. Дж. Технология электролитического производства алюминия. Теоретический и прикладной подход. Норвегия, 1980. 326 с.
18.Шахрай С.Г. Коростовенко В.В., Ребрик И.И. Проблемы сбора и эвакуации газов от электролизеров Содерберга и комплексный подход к их решению // Цветные металлы -2009 : сб. научн. докл. первого междунар. конгресса. Красноярск, 2009. С. 788-796.
19. Исследования и разработка рецептуры наномо-дифицированного чугуна для ниппелей анодов алюминиевых электролизеров / В.В. Кондратьев // Металлург. 2012. №1. С. 69-71.
20. Новые технологические решения по переработке отходов кремниевого и алюминиевого производств / В.В. Кондратьев // Металлург. 2013. № 5. С. 92-95.
21. Ржечицкий Э.П., Кондратьев В.В. Экологическая и экономическая эффективность переработки растворов газоочистки и фторуглеродсо-держащих отходов производства алюминия // Экология и промышленность России. 2011. №8. С. 28-31.
22. Исследование влияния технологических факторов на температурные характеристики электролитов при производстве алюминия / И.А. Сысоев // Вестник ИрГТУ. 2010. № 2. С. 193-198.
23. Кондратьев В.В., Афанасьев А.Д., Богданов Ю.В. Изучение термической регенерации фтора
из угольной пены (отхода алюминиевого производства) // Цветные металлы. 2011. № 7. С.36-38.
24.Радионов Е.Ю., Ершов В.А. Особенности магнитной гидродинамики электролизёров 0А-300 5-ой серии Иркутского алюминиевого завода // Вестник ИрГТУ. 2009. Вып. 4. С. 210-213.
25.Наноструктуры и алюминиевая промышленность / В.В. Кондратьев // Вестник ИрГТУ. 2015. № 8. С. 77-85.
26. Справочник металлурга. Производство алюминия и сплавов на его основе / Б.И. Зельберг и др. Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2015. 64 с.
27.Наночастицы углерода в отходах производства алюминия и их модифицирующие свойства / А.Д. Афанасьев и др. // Вестник ИрГТУ. 2009. № 4. С. 13-17.
28.Теория и практика процессов флотационного обогащения наноразмерных сред / В.В. Кондратьев и др. Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2015. 160 с.
29.Кондратьев В.В., Шахрай С.Г. Исследования и разработка предложений по оптимизации аэродинамических параметров систем газоудаления от электролизеров Кандалакшского и Богословского алюминиевых заводов // Вестник ИрГТУ. 2011. № 6. С. 91-98.
30. Влияние коэффициентов фильтрации на достоверность прогноза изменения напряжения алюминиевого электролизера / В.А. Ершов и др. // Вестник ИрГТУ. 2010. №. 5. С. 184-187._
УДК 621.6+502.3
Дружинина Татьяна Яковлевна,
к. т. н., доцент кафедры сопротивления материалов, Иркутский национальный исследовательский технический университет,
тел. 8(950)-066-4707, e-mail: [email protected] Немаров Александр Алексеевич доцент кафедры информатики Института кибернетики, Иркутский национальный исследовательский университет, тел. 8-9643-58-38-84, e-mail: [email protected] Небогин Сергей Андреевич, аспирант Физико-технического института, Иркутский национальный исследовательский технический университет, тел. 8-950-137-66-78, e-mail: [email protected]
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КОНСТРУКЦИЙ ОТСАДОЧНЫХ МАШИН
T. Y. Druzhinina, A. A. Nemarov, S. A Nebogin
THE MAIN TYPES OF JIGGING MACHINES STRUCTURES
Аннотация. В статье представлены результаты изучения и анализа основных конструкций отсадочных машин. Выявлены достоинства и недостатки отдельных моделей. Конструктивно отсадочные машины разделяются на две группы: с подвижным и неподвижным решетом. Считается, что отсадочные машины с подвижным решетом имеют большую производительность, требуют меньше воды, но конечные результаты на них получаются хуже, чем на отсадочных машинах с неподвижным решетом. Приведены технические характеристики диафрагмовых отсадочных машин. Освещены технические характеристики отсадочных машин с конусными пульсаторами. Большинство конструкций имеет ограниченную по высоте подрешетную (проточную) часть, что обеспечивает компактность машин и удобство их применения в различных условиях. Положительной особенностью машины является постоянство хода диафрагмы, обеспечивающее «жесткий» режим пульсаций среды.
Ключевые слова: отсадочные машины, обогащение полезных ископаемых, разгрузочные устройства, диафрагмовые отсадочные машины, отсадочные машины с конусным пульсатором.
Abstract. The article presents the results of the study and analysis of the main structures of depositors. The strengths and weaknesses of individual models are identified. Structurally, the jigs are divided into two groups: with movable and immovable sieve. It is believed that jigging machines with movable sieve offer better performance, require less water, but outcomes for them are worse than for the jigging machines with a fixed sieve. The technical characteristics of the diaphragm jigging machines are given. The technical char-
Машиностроение и машиноведение
ш
acteristics of depositors with conical pulsators are highlighted. Most designs have a limited height undersize (running) part, which ensures compactness of machines and ease of use in various conditions. A positive feature of the machine is the consistency of the stroke of the diaphragm, providing a "hard" environment pulsation mode.
Keywords: jigging machine, mineral processing, unloader, diaphragm jigging machine, jigging machine with cone pulsator.
Введение
На развитие многочисленных конструкций отсадочных машин повлияло разнообразие условий их применения. При обогащении руд и песков преимущественное распространение получили диафрагмовые отсадочные машины и машины с конусным пульсатором, позволяющие вести процесс в высокочастотном режиме колебаний и отвечающие требованию компактности для использования в стеснённых условиях, например на драгах (табл. 1). В диафрагмовых отсадочных машинах вода относительно решета движется по двум направлениям - вверх и вниз, в пульсаторах -только вверх.
Известно около 90 конструкций отсадочных машин, отличающихся друг от друга по целевому назначению, принципу работы привода и разгрузочных устройств, количеству выделяемых продуктов и другим признакам [1-6]. В качестве основного, определяющего признака для классификации отсадочных машин принят тип привода с расшифровкой дополнительного отличия, например расположения привода по отношению к отсадочному решету. По такой классификации все известные отсадочные машины объединяются в семь классов: с воздушным приводом; с диафрагмовым приводом; с конусным пульсатором; с поршневым приводом; с подвижным решетом; с лопастным приводом и гидравлическим пульсатором. Здесь
рассматриваются диафрагмовые отсадочные машины и отсадочные машины с конусными пульсаторами.
Диафрагмовые отсадочные машины (рис. 1) - наиболее распространённая конструкция, применяемая при обогащении дисперсных рудных полезных ископаемых. Это обусловлено относительной простотой устройства,
компактностью, возможностью работы в режиме высоких частот и регулирования их в требуемых пределах [4, 7-11]. Диафрагма в различных типах машин расположена горизонтально сбоку отсадочного решета, горизонтально и наклонно под решетом, вертикально в перегородке между смежными ступенями или в стенках корпуса отсадочной машины. Большинство конструкций имеет ограниченную по высоте подрешетную (проточную) часть, что обеспечивает компактность машин и удобство их применения в различных условиях. Положительной
особенностью машины является постоянство хода диафрагмы, обеспечивающее «жесткий» режим пульсаций среды.
Рис. 1. Схемы отсадочных машин с диафрагмовым приводом:
а - с боковым расположением диафрагмы; б - с подрешетным расположением диафрагмы; в - с вертикальной диафрагмой в перегородке; г - с вертикальными диафрагмами в наружных стенках
В отечественной практике обогащения руд цветных и редких металлов получили распространение машины с вертикальными диафрагмами, расположенными в боковых (НИМ-5) или торцовых (МОД-4 и МОД-2П) стенках машин ниже отсадочных решет. Ярким представителем этого класса машин является отсадочная машина МОД-4 (рис. 2), применяемая для обогащения руд крупностью до 30 мм. Корпус машины состоит из четырёх камер, которые попарно составляют две ступени машины, разделённые между собой порогом. Диафрагмы круглой конфигурации расположены в торцовых стенках каждой из четырёх камер. Они соединяются с фланцами корпуса гибкими манжетами и приводятся в колебательное движение от привода через систему продольных штанг и конических траверс. Каждая пара диафрагм снабжена индивидуальным приводом. Отсадочные решета имеют щели размером 3*22 мм. Решета установлены с небольшим уклоном в сторону движения обогащаемого материала. Решета закреплены между подрешетными и надрешетными рамками (трафаретами). Надрешетная рамка имеет ячейки для равномерной укладки на решето слоя искусственной постели. Отсадка ведётся в режиме высоких частот [8, 12, 13]. Тяжелый продукт (концентрат) разгружается через искусственную постель и выпускается в нижней части подрешетных камер через разгрузочные устройства со сменными резиновыми насадками. Лёгкий продукт (хвосты) разгружается в конце отсадочного решета через вертикальный сливной порог регулируемой высоты [14-16]. По технологическим показателям отсадочная машина МОД-4 находится на одном уровне с машиной МОД-3 (рис. 3 и 4).
Рис. 2. Отсадочная машина МОД-4: 1 - корпус; 2 - продоль ная перегородка; 3 - редуктор;
4 - электродвигатель; 5 - выпуск ное устройство; 6 - диафрагма; 7 - траверсы; 8 - подвески траверсы; 9 - штанга
кациях машины используется и для впуска подре-шетной воды.
Т а б л и ц а 1 Технические характеристики диафрагмовых отсадочных машин
Рис. 3. Схемы отсадочных машин с конусным пульсатором: а - с конусными днищами-пульсаторами; б - с пневмоконусами
Отсадочная машина МОД-2П имеет две ступени, разделённые вертикальным порогом. Пульсации в каждой ступени создаются вертикальной диафрагмой торцового расположения. Существенной особенностью машины является возможность работы при повышенной толщине слоя обогащаемого материала, что увеличивает удельную производительность в два раза по сравнению с производительностью МОД-4. Для удаления тяжелых продуктов из подрешетных камер используются гидроэлеваторы, подающие материал на обезвоживающее устройство для отделения части воды и подачи её под решето отсадочной машины на повторное использование [17-20]. Машина чаще применяется на драгах для первичного обогащения эфелей.
Отсадочная машина 2-ОВМ-1 с вертикальной диафрагмой в перегородке между двумя ступенями предназначена для обогащения мелких классов руды (от 0,1 до 3 мм) в режиме высоких чисел колебаний (до 850 кол./мин). Отсадочные решета в обеих ступенях снабжены решетками для зёрен искусственной постели [21]. В конце каждой ступени установлен вертикальный, регулируемый по высоте порог. Колебания сообщаются диафрагме от приводного механизма через полый продольный шток, который в отдельных модифи-
Показатель МОД-4 МОД-2П 2-ОВМ-1
Производительность, м3/ч до 17 26 до 4
Максимальная крупность обрабатываемой руды, мм до 30 до 30 до 3
Число камер 4 2 3
Рабочая площадь решет, м2 4 2 0.18
Длина камеры, мм 1060 1060 300
Ход траверсы, мм до 75 до 75 0^16
Максимальная амплитуда пульсаций, мм 37 37 20
Число пульсаций в мин 130^350 197 400^850
Мощность электродвигателя, кВт 2x2,2 2,8 0,6
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 3196 2432 1650 3230 1520 2950 1220 646 1000
Масса (без электрооборудования), кг 2600 2016 240
Тяжелые продукты (концентрат) собираются в пирамидальных подрешетных камерах и периодически выгружаются через пробковый кран или иное запорное устройство (табл. 1).
Отсадочная машина НИМ-5 имеет боковое расположение вертикальных диафрагм и отдельный привод для сообщения высокочастотных колебаний отсадочному решету [22-24].
К машинам с конусными пульсаторами (рис. 3) относятся отсадочные машины с конусным днищем-пульсатором и менее известные конструкции Механобра с пневмопульсаторами. Им присущи простота и компактность, регулируемость числа колебаний жидкости.
Отсадочные машины МОД-1, МОД-2 (47Б-ОТ) и МОД-3 (48Б-ОТ) (табл. 2) предназначены для обогащения руд и песков крупностью до 15 мм. Машины МОД-1 и МОД-2 имеют две, а МОД-3 - три ступени, разделённые между собой поперечными перегородками с вертикальным порогом. Конструкции всех трёх типоразмеров подобны, устройство их может быть рассмотрено на примере машины МОД-3 (рис. 4 и табл. 2). В сварном прямоугольном корпусе из листовой стали между подрешетной и надрешетной рамами закреплено отсадочное решето, расположенное уступами (в каждой последующей ступени ниже
Машиностроение и машиноведение
ш
1
■ корпус; 2 - решето; 3
предыдущей) [25-27]. Каждая ступень в нижней части переходит в конус, к которому через гибкую манжету присоединено подвижное коническое днище с разгрузочным устройством в вершине для выпуска тяжелого продукта (концентрата) [28-30]. Днище закреплено на балансирной раме, которая уравновешивает статические нагрузки и передаёт возвратно-поступательное движение от привода к днищам. В машинах МОД-1 и МОД-2 привод и балансирная рама общие для двух днищ, в машине МОД-3 одна рама с приводом связана с двумя первыми днищами (по ходу движения материала) [31]. Третье днище имеет отдельный привод и крепится к своей балансирной раме.
Т а б л и ц а 2 Технические характеристики отсадочных машин
Рис. 4. Отсадочная машина МОД-3: приводной механизм; 4 - электродвигатель; 5 -
рама; 6 - конусное днище
Показатель Конусное днище-пульсатор Пневм оконус
МОД-1 МОД-2 МОД-3 МОБК -8С
1 2 3 4 5
Производитель ность, м3/ч 6 10 14 70^120
Ширина решета, мм 700 1000 1000 2000
Площадь решет, м2 1 2 3 8
Число пульсаций в мин. 130^35 0 130^236 164^348 57^71
Давление воздуха, кН/м2 - - - 3,5^4,0
Расход воздуха, м3/ч - - - до 4000
Мощность электродвигат еля, кВт 1,1 2,2 2x2,2 2,2
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 1850 1000 1805 2450 1260 2000 3750 1260 2000 5610 3270 4140
Масса, кг 891 1460 2445 19000
Статья подготовлена с использованием результатов работ, выполненных в ходе проекта 02.G25.31.0174 «Разработка комплексной ресурсосберегающей технологии и организация высокотехнологичного производства наноструктур на основе углерода и диоксида кремния для улучшения свойств строительных и конструкционных материалов» в рамках Программы реализации комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства, утвержденной постановлением Правительства РФ № 218 от 9 апреля 2010 г.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Карлина А.И. Применение процесса мокрого рудного самоизмельчения для дезинтеграции глины и песков металлоносных россыпей // Вестник ИрГТУ. 2014. № 10 (93). С. 189-195.
2. Карлина А.И. Изучение и совершенствование математических моделей гравитационного обогащения полезных ископаемых // Вестник ИрГТУ. 2014. № 11 (94). С. 211-216.
3. Савченко А.А., Каимов Е.В., Карлина А.И. Влияние структуры внешних воздействий на динамические свойства механических колебательных систем // Кулагинские чтения : материалы XI Междунар. науч.-практ. конф.Чита : Изд-во ЗабГУ, 2011. С. 203-205.
4. Карлина А.И. Изучение гидродинамики гравитационного обогащения полезных ископаемых // Вестник ИрГТУ. 2015. № 3. С. 194-199.
5. Карлина А.И. Совершенствование математических моделей гравитационного обогащения полезных ископаемых из результатов опыта отечественных и зарубежных исследований // Вестник ИрГТУ. 2015. № 1 (96). С. 118-124.
6. Ёлшин В.В., Колодин А.А., Овсюков А.Е. Изменение концентрации золота в цианистых растворах // Вестник ИрГТУ. 2010. № 5. С. 187-194.
7. Карлина А.И. Изучение механизма процесса гравитационного обогащения и совершенство-
вание математических моделей процессов // Вестник ИрГТУ. 2015. № 2. С. 168-173.
8. Ястребов К.Л. Развитие теории, технологии и совершенствование конструкции оборудования рудного самоизмельчения и гравитационного обогащения полезных ископаемых : дис. ... докт. техн. наук. Иркутск, 2002.
9. Ёлшин В.В., Колодин А.А., Овсюков А.Е. Внедрение автоматизированной системы управления циклом десорбции золота из активных углей на Кочкарской ЗИФ // Вестник ИрГТУ. 2011. №. 5. С. 115-120.
10. Колодин А.А., Ёлшин В.В. Исследование процесса адсорбции кислорода сульфидными минералами минералами измельченной руды // Вестник ИрГТУ. 2013. № 12. С. 205-210.
11. Карлина А.И. Изучение структуры внутренних течений и волнового движения водного и взве-сенесущего потока // Вестник ИрГТУ. 2015. № 4. С. 137-145.
12. Кондратьев В.В., Немаров А.А., Иванов Н.А., Карлина А.И., Иванчик Н.Н. Теория и практика процессов флотационного обогащения нано-размерных сред : Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2015. 160 с.
13.Yastrebov K.L., Dykusov G.E., Karlina A.I. Problem Solution of Reagent Free Complex Preparation and Natural Water & Sewage Purification. Science and Education, Material of the VI international research and practice conference, June 27th-28th, 2014, Munich, Germany, 2014, p. 518-524. / publishing office Vela Verlag Waldkraiburg Munich, Germany, 2014.
14.Yastrebov K.L., Dykusov G.E., Karlina A.I. Improved Modes Reagentless Comprehensive Preparation and Purification of Natural and Waste Waters. Science and Education, Material of the VII international research and practice conference, October 29th-30th, 2014, Munich, Germany, 2014, РР. 241-245. / publishing office Vela Verlag Waldkraiburg Munich, Germany, 2014.
15.Yastrebov K.L., Dykusov G.E., Karlina A.I. Elaboration of Technology and the Way of Reagent Free Complex Preparation and Purification of Natural Water & Sewage. Science and Education, Material of the V international research and practice conference, Vol. II, February 27th-28th, 2014, Munich, Germany, 2014, p. 392-401. / publishing office Vela Verlag Waldkraiburg. Munich, Germany, 2014.
16. Теория и практика прикладной гидроаэромеханики в обогащении полезных ископаемых и металлургии / К.Л. Ястребов и др. Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2015. 350 с.
17.Ястребов К.Л., Дружинина Т.Я., Карлина А.И. Рудное самоизмельчение : Germany : Изд-во Lap Lambert Academic Publishing. 2014. 413 с.
18.Карлина А.И. Анализ современных и перспективных способов воздействия на природные и сточные воды // Вестник ИрГТУ. 2015. № 5. С. 146-150.
19.Перспективные методы обогащения трудно-обогатимого золотоносного сырья / В.А. Гронь и др. // Вестник ИрГТУ. 2015. № 7. С. 105-111.
20.Карлина А.И. Диффузионная и гравитационная теории взвесенесущих потоков гравитационного обогащения полезных ископаемых // Вестник ИрГТУ. 2015. № 9. С. 78-85.
21.Изучение текстурно-структурных особенностей золотосодержащих аллювиальных песков и методы их переработки / В.А. Гронь и др. // Вестник ИрГТУ. 2015. № 9 (104). С. 67-72.
22.Карлина А.И., Зельберг А.Б., Егоров Ю.С., Кондратьев В.В. К вопросу получения композиционных материалов на основе пылевых отходов производства кремния / А.И. Карлина и др. // Цветные металлы и минералы - 2015 : сб. докл. VII междунар. конгресса. Красноярск, 2015. С.236-237.
23.Теория и практика флотации наноразмерных кремнийсодержащих структур / В.В. Кондратьев // Цветные металлы и минералы - 2015 : сб. докл. VII междунар. конгресса. Красноярск, 2015. С.226-227.
24.Изучение свойств тонкодисперсных отходов кремниевого производства методами электронной микроскопии / Н.Н. Иванчик // Цветные металлы и минералы - 2015 : сб. докл. VII междунар. конгресса. Красноярск, 2015. С. 234-235.
25.Новые технологические решения по переработке отходов кремниевого и алюминиевого производств / В.В. Кондратьев // Металлург. 2013. № 5. С. 92-95.
26. Экспериментальное изучение зависимости температуры плавления кремнезема от удельной поверхности кристаллической фазы SIO2 / К.С. Елкин и др. // Наука, техника, инновации : сб. ст. II Междунар. науч.-техн. конф. Красноярск, 2015. С.263-269.
27. Углеродные нанотрубки в производстве металлического кремния / К.С. Елкин и др. // Цветные металлы и минералы - 2015 : сб. докл. VII междунар. конгресса. Красноярск, 2015. С.224-225.
28.Карлина А.И., Иванов Н.Н., Ёлкин К.С., Шахрай С.Г. Нарушения технологического режима плавки кремния и их последствия // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2015. Т. 1. С. 236-243.
29.Управление технологическим процессом флотационной переработки пылевидных тонкодисперсных отходов кремниевого производства / В.В. Кондратьев и др. // Металлургия: технологии, инновации, качество : сб. ст. конф. Новокузнецк, 2015. С. 269-274.
