02 Мар 13 2.3 Выбор и расчет схемы измельчения и измельчительного оборудования

2.3.1 Выбор схемы измельчения

Согласно заданию измельчение руды перед коллективной флотацией производится до 50% класса –0,074 мм. При таком помоле целесообразно применение одностадийного измельчения в замкнутом цикле с классифицирующим аппаратом. Хвосты коллективной флотации являются отвальным продуктом, а коллективный концентрат доизмельчается до 85% класса –0,074 мм и затем направляется на селективную флотацию. На фабриках, перерабатывающих полиметаллические руды, для доизмельчения коллективных концентратов применяются обычно одностадийные схемы измельчения в шаровых мельницах в замкнутом цикле с классификацией (обычно в варианте совмещенных предварительной и контрольной классификации). Аналогичную схему принимаем и в нашем случае. Арабскими цифрами нумеруем продукты.

Руда дробленая

1

Измельчение

2

Классификация

4 слив 3 пески

Коллективная флотация

5 9

6

Классификация хвосты отвальные

7 10

Измельчение Слив на селекцию

8

Рисунок 3 – Схема измельчения

2.3.2 Расчет качественно-количественной схемы измельчения

Принимаем следующие условные обозначения:

g — выход продукта, % от исходной руды;

Q – выход продукта, т/ч;

b — содержание расчетного класса –0,074 мм в продукте, %;

К – коэффициент использования оборудования, принимаем К=0,95

Часовая производительность отделения измельчения равна:

где — годовая производительность фабрики, т/год;

340 – количество рабочих дней отделения измельчения, дней/год;

24 – количество рабочих часов в сутки;

К – коэффициент использования оборудования.

Q4 = Q1 = 348 т/ч

Q9 =

Q10 = Q1 — Q9 = 348 – 244 = 104 т/ч

Q5 = Q10 = 104 т/ч

Величину циркулирующей нагрузки принимаем по практическим данным [5, стр. 380, табл. 178]:

g3 = 200%, g8 = g7 = 250 % от операции или g8 = 250 × 0,3 = 75% от руды.

Тогда

Содержание расчетного класса –0,074 мм в дробленой руде принимаем по усредненным практическим данным [4, стр. 352]:

B1-74 = 8%

Результаты расчета наносим на схему (рисунок 4)

2.3.3 Расчет водно-шламовой схемы измельчения

Принимаем следующие условные обозначения:

γ – выход твердого, % от исходного питания;

βт – содержание твердого в продукте, %;

Q – количество твердого, т/ч;

Т – объем твердого в продукте, м3/ч;

R – разжижение пульпы;

W – количество воды в продукте, м3/ч;

V – объем пульпы, м3/ч;

L – количество свежей воды, подаваемой в продукт или операцию, м3/ч.

Расчетные формулы:

, (10)

(11)

γ5=30 Q5=104

γ6=105 Q6=365

γ4=100 Q4=348 β4=50

γ1=100 Q1=348 β1=8

γ2=300 Q2=1044

Руда дробленая

Измельчение

Классификация

γ3=200 Q3=696

Коллективная флотация

γ9=70 Q9=244

γ8=75 Q8=261

Классификация

γ10=30 Q10=104 β10=85

Слив на селекцию

Измельчение

γ7=75 Q7=261

Хвосты отвальные

Рисунок 4 – Качественно-количественная схема измельчения

Содержание твердого βт в продуктах принимаем на основании практических и литературных данных [5, стр.288, рис. 202]:

; ; ; ; ; ; — по условию задания.

Результаты расчета сводим в таблицы 3,4 и наносим на схему (рисунок 5). Римскими цифрами нумеруем операции.

м3/ч

м3/ч

м3/ч

м3/ч

м3/ч

м3/ч

м3/ч

м3/ч

По уравнениям баланса воды, поступающей в операцию и выходящей из нее, определяем количество свежей воды, подаваемой в операции.

I

м3/ч

II

м3/ч

III

м3/ч

IV

м3/ч

V В измельчение коллективного концентрата вода не подается, поэтому L5=0

Объем пульпы рассчитывается по формуле:

, (12)

Где δ – плотность руды, в нашем случае δ=2,9 т/м3.

Рисунок 5 – Водно-шламовая схема

Таблица 3 – Результаты расчета водно-шламовой схемы

Наименование и нумерация продуктов и операций	Твердого	Воды W м3/ч	Разжи — Жение R	Объем пульпы, V м3/ч
Выход γ, %	Коли-чество, Q т/ч	Объем Т, м3/ч
I Измельчение руды Поступает: 1 Руда дробленая 3 Пески классификации Вода L1 Итого поступает Выходит 2 Разгрузка мельницы Итого выходит	100 200 — 300 300 300	348 696 — 1044 1044 1044	120 240 — 360 360 360	22 298 28 348 348 348	0,06 0,43 — 0,33 0,33 0,33	142 538 28 708 708 708
II Классификация Поступает: 2 Разгрузка мельницы Вода L2 Итого поступает Выходит: 3 Пески классификации 4 Слив классификации Итого выходит	300 — 300 200 100 300	1044 — 1044 696 348 1044	360 — 360 240 120 360	348 596 944 298 646 944	0,33 — 0,90 0,43 1,86 0,90	708 596 1304 538 766 1304
III Коллективная флотация Поступает: 4 Слив классификации Вода L3 Итого поступает Выходит: 5 Коллективный концентрат 9 Хвосты отвальные Итого выходит	100 — 100 30 70 100	348 — 348 104 244 348	120 — 120 36 84 120	646 242 888 156 732 888	1,86 — 2,55 1,50 3,00 2,55	766 242 1008 192 816 1008
IV Классификация цикла измельчения колл. конц-та Поступает: 5 Коллективный концентрат 8 Разгрузка мельницы Вода L4 Итого поступает Выходит: 7 Пески классификации 10 Слив классификации Итого выходит	30 75 — 105 75 30 105	104 261 — 365 261 104 365	36 90 — 126 90 36 126	156 174 156 486 174 312 486	1,50 0,67 — 1,33 0,67 3,00 1,33	192 264 156 612 264 348 612

Продолжение таблицы 3

Наименование и нумерация продуктов и операций	Твердого	Воды W м3/ч	Разжи — Жение R	Объем пульпы, V м3/ч
Выход γ, %	Коли-чество, Q т/ч	Объем Т, м3/ч
V Измельчение коллективного концентрата Поступает: 7 Пески классификации Итого поступает Выходит: 8 Разгрузка мельницы Итого выходит	75 75 75 75	261 261 261 261	90 90 90 90	174 174 174 174	0,67 0,67 0,67 0,67	264 264 264 264

Таблица 4 – Баланс воды

Поступает	М3/ч	Выходит	М3/ч
С дробленой рудой W1 Свежей: L1 L2 L3 L4 Итого поступает	22 28 596 242 156 1044	С хвостами флотации W9 Со сливом классификации Цикла измельчения коллек — Тивного концентрата W10 Итого выходит	732 312 1044

2.3.4 Выбор и расчет мельниц

Исходные данные для расчета:

– производительность мельниц по руде 348 т/ч;

– производительность мельниц доизмельчения 104 т/ч;

– номинальная крупность дробленой руды 15 мм;

– крупность питания мельниц доизмельчения 50 % кл. – 0,074 мм;

– коллективный концентрат доизмельчается до 85 % кл. – 0,074 мм;

– измельчаемость руды относительно джезказганской медной руды 1,03;

– содержание класса – 0,074 мм в дробленой руде 8 %.

Схема измельчения нами выбрана ранее. Для измельчения руды выбираем шаровые мельницы с разгрузкой через решетку (как имеющие большую производительность по сравнению с мельницами с центральной разгрузкой), для доизмельчения коллективного концентрата – мельницы с центральной разгрузкой.

Расчет производительности мельниц производим двумя методами – по удельной производительности и по эффективности измельчения.

2.3.4.1 Расчет рудных мельниц по удельной производительности

Производительность мельницы по руде определяется формулой:

, т/ч (13)

Где Q – производительность по руде, т/ч;

Q – удельная производительность по вновь образованному расчетному классу, т/ч·м3;

V – рабочий объем мельницы, м3;

β – содержание расчетного класса в измельченном продукте, доли единицы;

α – содержание расчетного класса в исходном продукте, доли единицы.

Величину q определяем методом подобия, основываясь на показателях работы мельницы МШР 3200×3100 на Джезказганской фабрике [5, стр.364, табл.174], по формуле:

, (14)

Где q – удельная производительность проектируемой мельницы, т/м3·ч;

Q1 – фактическая удельная производительность работающей (эталонной) мельницы, т/м3·ч;

Кк – коэффициент, учитывающий разницу в крупности исходного и конечного продуктов измельчения работающей (эталонной) и проектируемой мельниц;

Ки – коэффициент измельчаемости проектируемой руды по отношению к измельчаемости перерабатываемой руды;

Д2 – диаметр проектируемой мельницы, м;

Д1 – диаметр работающей (эталонной) мельницы, м;

Кт – коэффициент, учитывающий тип мельниц.

Определяем значения всех составляющих формулы (14). т/м3·ч по таблице [5, стр.364, табл.174].

, (15)

Где m1 – относительная производительность работающей (эталонной) мельницы при фактической крупности исходного и конечного продуктов измельчения;

M – относительная производительность той же мельницы при измененной (проектной) крупности исходного и конечного продуктов измельчения.

Значения m и m1 определяем по таблице 5, составленной на основании литературных данных [4, стр.354, табл.29] и [5, стр.361, табл.172]

Таблица 5 – Относительная производительность m шаровых мельниц, рассчитанная по литературным данным [4, стр.354, табл.29] и [5, стр.361, табл.172]

Крупность исходного материала, мм	Содержание класса – 0,074 мм в измельченном продукте, %
40	48	50	55	60	65	72
-40+0	0,77	0,81	0,81	0,82	0,83	0,82	0,81
-30+0	0,83	0,86	0,86	0,86	0,87	0,86	0,85
-25+0	0,86	0,89	0,89	0,89	0,89	0,88	0,87
-20+0	0,89	0,91	0,92	0,92	0,92	0,90	0,88
-15+0	0,96	0,98	0,98	0,97	0,96	0,94	0,91
-10+0	1,02	1,03	1,02	1,01	1,00	0,97	0,93
-5+0	1,15	1,13	1,12	1,08	1,05	1,01	0,95
-3+0	1,19	1,16	1,14	1,10	1,06	1,01	0,95

;

Коэффициент — по заданию.

Коэффициент — в обоих случаях мельницы МШР.

Отношение рассчитываем для мельниц нескольких размеров, так как заранее неизвестно, какие из них будут приняты к установке. Выбираем мельницы диаметром 3,2; 3,6; 3,7; 4,0; 4,5 м [4, стр.409, прилож.18], диаметр Д1 нам известен и равен 3,2 м. С учетом толщины футеровки (75 мм) диаметры этих мельниц в свету равны 3,05-3,45-3,55-3,85-4,35 м. Отношение равно:

Мельница Д=3,2 м —

Мельница Д=3,6 м —

Мельница Д=3,7 м —

Мельница Д=4,0 м —

Мельница Д=4,5 м —

Удельная производительность мельниц равна:

Q3,2 = 1,03·1,10·1,03·1,00·1,00 =1,17 т/м3·ч

Q3,6 = 1,03·1,10·1,03·1,06·1,00 =1,24 т/м3·ч

Q3,7 = 1,03·1,10·1,03·1,08·1,00 =1,26 т/м3·ч

Q4,0 = 1,03·1,10·1,03·1,12·1,00 =1,31 т/м3·ч

Q4,5 = 1,03·1,10·1,03·1,19·1,00 =1,39 т/м3·ч

Рабочий объем мельниц, принятых к расчету, равен [4, стр.409, прилож.18]:

V3,2×3,1 = 22 м3 V3,7×5,0 = 45 м3

V3,2×4,5 = 32 м3 V4,0×5,0 = 55 м3

V3,6×4,0 = 36 м3 V4,5×6,0 = 68 м3

Производительность мельниц по руде равна:

МШР 3200×3100 т/ч

МШР 3200×4500 т/ч

МШР 3600×4000 т/ч

МШР 3700×5000 т/ч

МШР 4000×5000 т/ч

МШР 4500×600 т/ч

2.3.4.2 Расчет рудных мельниц по эффективности измельчения

Эффективность измельчения по вновь образованному классу определяется формулой:

, (16)

Где Э – эффективность измельчения, т/(кВт·ч);

Q – производительность мельниц по руде, т/ч;

β – содержание расчетного класса в измельченном продукте, доли единицы;

α – содержание расчетного класса в исходной руде, доли единицы;

N – потребляемая мельницей мощность, кВт.

В качестве эталонной выбираем мельницу МШР 3200×3100, перерабатывающую эталонную медную руду на Джезказганской обогатительной фабрике [5, стр.365, табл.174]. Производительность этой мельницы по руде Q=52 т/ч, содержание расчетного класса – 0,074 мм в исходной руде α=0,03 и измельченном продукте β=0,5, мощность двигателя N=600 кВт [4, стр.409, прилож.18]. Эффективность измельчения этой мельницы равна (по формуле 16):

т/(кВт·ч)

Эффективность измельчения проектируемых мельниц определится формулой

, (17)

Где Кк и Ки – коэффициенты крупности и измельчаемости, они определены при расчете мельниц по удельной производительности и равны Кк=1,10 и Ки=1,03.

т/(кВт·ч)

При расчете мельниц по эффективности измельчения расчетная мощность двигателя принимается равной 85 % от установленной мощности. С учетом этого коэффициента производительность мельниц по руде составит:

МШР 3200×3100 т/ч

МШР 3200×4500 т/ч

МШР 3600×4000 т/ч

МШР 3700×5000 т/ч

МШР 4000×5000 т/ч

МШР 4500×6000 т/ч

2.3.4.3 Выбор мельниц

Результаты расчета мельниц заносим в таблицу. К установке принимаем мельницы с наименьшей расчетной производительностью, полученной по разным методикам расчета.

По расходу энергии конкурирующими являются варианты с установкой мельниц размером 3600×4000 и 3700×5000. Последний не имеет запаса по производительности и мы от него отказываемся. Окончательно к установке в цикле рудного измельчения принимаем 4 мельницы МШР 3600×4000.

2.3.4.4 Выбор и расчет мельниц для доизмельчения коллективного концентрата

На обогатительных фабриках, перерабатывающих руды цветных металлов, для II стадии измельчения и доизмельчения различных продуктов обогащения используются шаровые мельницы с центральной разгрузкой. Такие же мельницы предусматриваем и в данном проекте.

Наиболее удобным компоновочным решением является соотношение количества рудных мельниц и мельниц для доизмельчения 1:1, его мы и принимаем.

Таблица 6 — Результаты расчета мельниц

Размер мельниц	Требуемая производительность, т/ч	Расчетная производитель Ность	Кол-во мельниц для установки	Потребляемая мощность, квт	Коэф. запаса по произ-вод.
По уд. произв.	По эффектив-ности	Одной мельницы	Всех
МШР 3200 х 3100	348	61,3	55,9	7	600	4200	1,12
МШР 3200 х 4500	348	89,1	83,8	5	900	4500	1,2
МШР 3600 х 4000	348	93,0	93,1	4	1000	4000	1,07
МШР 3700 х 5000	348	135,0	116,4	3	1250	3750	1,00
МШР 4000 х 5000	348	171,5	186,2	3	2000	6000	1,48
МШР 4500 х 6000	348	225,0	232,7	2	2500	5000	1,29

Требуемая производительность одной мельницы для доизмельчения составляет :

Q = = 26 т/ч

Достаточно точных методик расчета производительности мельниц II стадии измельчения и доизмельчения нет. Обычно для этих целей используются результаты полупромышленных испытаний или же промышленные данные. Если таких данных не имеется, то производительность мельниц доизмельчения можно принять в пределах 0,7 -0,75 от производительности мельниц рудного цикла [ 5, стр. 371]. Принимаем среднее значение 0,725.

Рассчитанные для рудного цикла мельницы имеют производительность, превышающую в несколько раз требуемую для доизмельчения коллективного концентрата, поэтому необходимо произвести расчет мельниц меньшего размера. Останавливаемся на мельницах диаметром 2100 и 2700 мм. Для определения их удельной производительности используем формулу (14):

Значения q1,KK, Ku определены ранее и составляют 1,03; 1,10 и 1,03 соответственно. Коэффициент КТ, учитывающий тип мельниц, принимаем равным 0,87 [4, стр.353]. Остается определить коэффициент, учитывающий диаметр мельниц.

Мельница Д = 2,1 м —

Мельница Д = 2,7м —

Удельная производительность мельниц равна:

Q2,1= т/

Q2,7= т/

С учетом коэффициента перехода от I стадии ко II (или доизмельчению), равным 0,725, удельная производительность составит:

Q2,1= т/

Q2,7= т/

Рабочий объем мельниц МШЦ — , , равен 6,8 м3, 8,5 м3 и 17,5 м3 соответственно.

Производительность мельниц по питанию составит (по формуле 13):

т/ч

т/ч

т/ч

По производительности подходят мельницы МШЦ , их и принимаем к установке. Коэффициент запаса выбранных мельниц по производительности равен