Машиностроительный завод HAVER NIAGARA (г. Мюнстр) имеет более 130 лет опыта в производстве горного оборудования. За этот значительный период времени завод достиг передовых позиций в технологии обогащения минерального сырья в различных отраслях горной и химической промышленности.
С момента своего основания в 1887 г. компания проектирует и производит оборудование самого высокого качества. На сегодняшний день HAVER NIAGARA является мировым лидером в поставках грохотов для классификации минерального сырья, промывочного оборудование и чашевых окомкователей для производства окатышей из рудного и нерудного сырья.
Компания постоянно расширяет и оптимизирует свою линейку оборудования, учитывая тенденции к увеличению производительности в горнодобывающей и химической промышленности и возрастающий спрос и требования к качеству продукции при добыче и обогащении минерального сырья.
В процессах просеивания важно решить прежде всего две главные задачи.
Во-первых, для того чтобы успешно прошел процесс просеивания, необходимо достигнуть оптимального распределения материала по ситовой поверхности и скорости транспортировки. Далее материал необходимо хорошо взрыхлить (фаза шихтовки), чтобы тонкие частицы прошли на поверхность сита и могли просеяться.
В конечной фазе процесса классификации осуществляется просев граничного зерна, который по размерам не существенно меньше, чем размеры ячейки. Такая заключительная фаза классификации имеет важное значение для остроты границы разделения.
В области классификации минерального сырья HAVER NIAGARA производит широкий спектр грохотов, например, инерционных, гирационных, линейных и грохотов с прямым приводом на ситовую поверхность (рис. 1).

Рис. 1. Системы грохотов HAVER

Основные положения теоретических расчетов грохотов

Благодаря своим высоким эксплуатационным качествам наибольшее распространение в различных отраслях промышленности получили вибрационные грохоты, которые разделяются на инерционные и эксцентриковые (гирационные). В эксцентриковых грохотах короб с ситами совершает круговые колебания в вертикальной плоскости. При этом амплитуда остается постоянной при любых значениях нагрузки. Для разгрузки коренных подшипников от центробежной силы инерции на валу устанавливают дебалансы. Эти грохоты применяют для сортировки крупнокусковых материалов.
Широко распространены инерционные наклонные грохоты с круговыми колебаниями и горизонтальные грохоты с направленными (линейным) колебаниями. Центробежные силы инерции, возникающие при вращении дебалансов, вызывают близкие к круговым или линейным колебаниям траектории движения короба. Амплитуда колебаний зависит от центробежной силы вибратора, жесткости амортизаторов и нагрузки на грохот.
Режим работы грохота и нагруженность его конструкции оцениваются динамическим коэффициентом K, равным отношению составляющей силы ускорения на поверхности грохота и составляющей силы тяжести частицы материала в плоскости перпендикулярной поверхности сита (рис. 2).

Рис. 2. График выбора оптимального рабочего режима

Динамический коэффициент рассчитывается при помощи упрощенной формулы
К ≈ an2/90 000,
где a – амплитуда колебаний грохота, см; n – частота вращения приводного вала, об/мин.
Для обеспечения приемлемой долговечности грохота динамический коэффициент K должен быть не более 4,5. Влияние динамического коэффициента К на процессы грохочения:
при К < 1,5 – материал плохо проходит через ячейки;
при К = 1,6…1,8 – пересев с низкой производительностью;
при К = 2,1…2,3 – пересев с низкой производительностью всех материалов;
при К = 3,5…4 – пересев с оптимальной/максимальной производительностью сложных материалов;
при К > 4,5 – низкая производительность.

Отличие системы грохотов по амплитуде и области границ разделения на классы

В основном на всех вибрационных грохотах используется кинематика колебательных движений грохота или ситовых поверхностей для оптимального распределения, транспортировки и разрыхления минерального сырья. При этом технологическом процессе существует прямая взаимосвязь между амплитудой, частотой колебаний и просеиваемыми размерами зерна (граница разделения). Большая граница разделения достигается при относительно большой амплитуде колебаний (5…8 мм) и низкой частотой вращения (650…900 об/мин). Чем меньше граница разделения, тем меньше амлитуда и соответвенно круговые колебания грохота и больше частота вращения (рис. 3).


Рис. 3: Системы грохотов в зависимости от амплитуды и области границ разделения на классы

Динамический коэффициент K является мерой переноса энергии (ускорения) просеиваемого материала. Он рассчитывается для просева конкретного продукта через величину размаха и частоты колебаний. Для оптимального просева для каждого продукта должно быть найдено верное соотношение амплитуды и частоты колебаний.
Например, лучшее разрыхление крупных материалов (в том числе слипающихся) достигается на инерционных вибрационных грохотах с большей амплитудой. Большие по размерам частицы материала не могут качественно взрыхлиться при малой амлитуде. Малые по размерам частицы могут, однако, с большей, чем необходимо, амплитудой «перепрыгнуть» несколько ячеек, прежде чем попадут в ячейку. Процесс классификации замедляется, снижается качество конечного продукта, поэтому расчет и выбор оптимальных параметров с учетом всех факторов очень важен для достижения качественнной классификации.
С другой стороны, надо учитывать механические нагрузки на грохот.
Выбор определенной амплитуды с высокой частотой колебаний может сократить срок службы машины. При недостаточной частоте колебаний снижается производительность просеивания, поскольку площадь просева или размеры ячеек могут не соответствовать заданным параметрам. При низкой амплитуде может также снижаться эффективность сит из-за недостаточного разрыхления, что зачастую приводит к засорению сит, так как зерно размерами, близкими или равными размерам ячейки, получит недостаточное ускорение для прохождения через ситовую поверхность.
Одним из важнейших направлений завода HAVER NIAGARA является также конструирование и производство грохотов для химической промышленности. Грохоты для производства качественных удобрений должны отвечать требованиям по границе разделения, производительности и износостойкости.
Для химической промышленности России и стран СНГ компания поставила инерционные виброгрохоты и питатели, соотвествующие самым высоким требованиям.
В производстве минеральных удобрений наибольшую популярность получили грохоты инерционного типа, свободных круговых колебаний в сочетании с конструкцией вспомогательного просеивания для липкого минерального сырья фракцией от 1 и более мм.

Грохоты подбираются с учетом следующих требований:

  • обеспечение требуемой производительности;
  • обеспечение требуемого качества рассева;
  • надежность в эксплуатации;
  • простота обслуживания;
  • герметичность.

Для выбора оптимального типа грохота и расчета размеров ситовой поверхности компанией HAVER NIAGARA используется разработанная специалистами компании компьютерная программа NIAFLOW (www.niaflow.com).

Преимущества применения виброгрохотов инерционного типа для производства минеральных удобрений

Эксплуатационные преимущества

  • простота и надежность конструкции;
  • несложная замена узлов и деталей;
  • простейшая настройка, не требующая особой квалификации персонала;
  • один электромотор с приводным валом на двух подшипниках (небольшое число механических узлов и деталей);
  • простота в обслуживании ситовых поверхностей. Доступ к натяжению сит грохота обеспечивается откатной тележкой с течками, встроенными в тележку. Натяжение двух дек – продольное, с передней и задней частей грохота. Контроль за состоянием сеток и процессом просева осуществляется через смотровые окна в боковых стенках.

Конструктивные преимущества

Грохот со свободными круговыми колебаниями. Привод грохота HAVER NIAGARA – хорошо проработанный и надежный двухподшипниковый узел, проверенный на практике. Подшипники вынесены из корпуса грохота для лучшего охлаждения. Конструкция обоймы подшипников была усовершенствована, улучшена пылезащита. Данный тип узла подшипников отработал в производстве более 25 000 ч без замены.
В процессе вращения приводных дебалансных масс на ситовой поверхности вибрационного грохота возникает ускорение силы тяжести ~4…4,5 g, а под дополнительным воздействием ударных шариков на ситовой поверхности нижней деки ускорение достигает более 10 g. Такая вибрация сит превосходит или сопоставима с вибрацией сит грохотов с прямым приводом вибрации ситовой поверхности, например, Fine-Line HAVER NIAGARA. Высокое качество просева материала достигается благодаря тому, что ячейки очищаются под действием ударов шаров. Конструкция шарикового встряхивающего устройства проста и надежна и обеспечивает высокое качество просева липкого материала (склонного к адгезии) без увеличения размеров ячеек сит, что позволяет достигнуть более острой границы разделения продукта на классы, что очень важно при склонных к слеживаемости гранул: слеживаемость ДАФ размером менее 2 мм в 1,8–4,4 раза выше слеживаемости гранул размером 2…5 мм, а нитроаммофоска (NPK) имеет свойство слипаться при крупности 2 и менее мм.
На грохотах HAVER NIAGARA применяются автоматические системы с точной дозировкой смазочных материалов в узел подшипников с сигнальным контролем.
Грохот с дебалансными электромоторами. Выбор мощности дебалансных моторов зависит от конструктивных размеров грохота, а также от заданной производительности. При высокой производительности грохота необходима большая ситовая поверхность. При высокой общей нагрузке увеличивается нагрузка на узлы подшипников дебалансных моторов, что сказывается на их долговечности. В связи с этим, начиная от определенного конструктивного размера дебалансных моторов, необходима регулярная смазка (периодическое шприцевание свежим смазочным материалом), а также периодическая замена отработанного смазочного материала (в среднем через каждые 5000 ч эксплуатации). При этом используемый и периодически подкачиваемый смазочный материал остается в камере дебалансного мотора (ограниченное пространство для смазки). Со временем камера для смазки в моторе заполняется, и отработанный смазочный материал необходимо откачать, а мотор заполнить новым. Данные по замене смазки необходимо уточнить у производителя дебалансных электромоторов. Таким образом, грохот такой конструкции требует дополнительных эксплуатационных затрат

Технологические преимущества

Режим питания должен обеспечивать такую толщину слоя материала на сите, чтобы частицы, подлежащие просеиванию, успели пройти через толщу материала и отверстия сит. Следовательно, максимальной эффективности грохочения соответствует оптимальная производительность. Завод HAVER NIAGARA рекомендует в комплекте с грохотами применять специальные вибропитатели, предназначенные для подачи и равномерного распределения материала по ситовой поверхности грохота. При работе с питателем конструкции HAVER NIAGARA материал подается на грохот не в одну точку, а по всей ширине грохота, что позволяет более эффективно использовать ситовую поверхность и добиваться в конечном итоге более высокой производительности и лучшего качества просева. Например, удельная производительностъ грохота MD 20006000 без применения вибропитателя составляет 12 т/(ч∙м²) (на входе), а грохота MD 18005000 с соответствующими питалелями – 14 т/(ч∙м²) (на входе грохота).
Для решения индивидуальных технологических задач и по желанию заказчика компания HAVER NIAGARA предлагает грохоты с прямым воздействием вибрации на ситовую поверхность. Последняя новейшая разработка компании — грохот серии FINE LINE с усовершенствованной конструкцией и рядом новшеств, таких как замена и натяжение сит через сервисные окна в боковых стенках, а также оптимальная и быстрая система натяжки сит через кремальерную передачу. В начале 2015 г. осуществлена первая поставка восьми грохотов этой конструкции в Среднюю Азию.
Следует отметить, что NPK имеет свойства межмолекулярного взаимодействия в поверхностном слое, что ведет к диффузии и образованию конгломератов, засорению сит (рис. 4), уменьшению площади просеивания и необходимостью постоянно контролировать процесс классификации.
Как правило, на высокочастотных грохотах с прямым приводом на ситовые поверхности получение товарной продукции NPK фракцией 2…5 мм достигается при производительности только 8…10 т/(ч∙м²) с невысоким качеством рассева.

Исходя из опыта работы на предприятиях горно-химической промышленности, компания HAVER NIAGARA считает, что для достижения оптимальной производительности необходимо применять двухдечные инерционные грохоты типа MD со вспомогательным просеиванием нитроаммофоски при механическом воздействии шариками из специального материала, а для оптимальной загрузки и правильного распределения материала следует применять вибропитатель HAVER NIAGARA

В. Денисенко (HAVER NIAGARA)