Расчет процесса дробления при получении крупного заполнителя для бетонов

(4).

Дробленый продукт с конусных дробилок поступает  на ленточный конвейер, подающий материал на классификацию, которая производится на грохоте (5) инерционного типа с 4 ярусами  сит (40, 20, 13.4 и 5 мм).

Полученные  готовые фракции щебня 15-20 мм; и песок размером не более 5 мм собираются с грохотов на конвейеры и складируются в конусы.

Продукт фракции более 20 мм (выход не более 5-10 %) возвращается с помощью конвейера на додрабливание в конусную дробилку. Из нее фракции щебня попадают на конусную дробилку КСД-1750Гр (Q₃=276 м³/ч, d_вх=50мм, d_вых=16.6 мм,размер выходной щели b₃=9.1мм.) (7) мелкого дробления через уравнительный бункер с вибропитателем (6). После чего продукт снова попадает на грохот (5), от куда фракции не более 20 мм поступают на уравнительный бункер с вибропитателе (8). Пройдя через бункер фракции щебня попадают на центробежную ударную дробилку (9), затем фракции не более 20 мм проходят классификацию на грохоте (10), где делятся в соответствии и размерами 5-20мм и 0-5мм и складируются в конусах.

 

 

 

3.Составление  структурной блок-схемы по переделам

 

Обычно крупный  заполнитель на заводы ЖБИ поступает  из карьеров уже в готовом виде и требуемых фракциях. Однако в  последнее время в связи с  открытием значительного количества относительно мелких производств все большее количество таких предприятий организовывают собственные дробильно-сортировочные узлы. Поэтому для современного технолога важно понимание принципиальных особенностей их организации, тем более что они отличаются  принципов организации крупных дробильных заводов.

 

Дробление- один из энергоемких переделов в технологии. Поэтому экономичность не только этого процесса, но и технологии в целом определяется как технологическими требованиями к выходному готовому продукту: наибольшей крупностью заполнителя, его зерновым составом, форме зерен, прочностью, так и экономическими требованиями: удельным расходом энергии на единицу готовой продукции, а также производительностью установки, являющийся также и технологическим показателем.

 

Входными  параметрами являются свойство исходного  сырья – размер дробимых кусков, коэффициент дробимости, характеризующий прочностные, деформационные свойства сырья, его хрупкость и т.п., истинная и насыпная плотность, тип дробилки и технологические параметры ее работы. С учетом этого, структурная блок-схема процесса дробления может быть представлена в виде, показанном на рис.1

 

Оптимизацию процесса можно проводить как  по энергитическому фактору, считая остальные выходы ограничениями, так и по любому из технологических факторов, например, наибольшей крупности, принимая за ограничения все остальные выходы.

Как правило, на дробильно-сортировочных узлах  в качестве измельчителя применяют щековые и конусные дробилки, реже – дробилки ударного действия типа молотковых. Однако организация процесса на индивидуальных узлах имеет свою специфику по сравнению с крупными дробильно-сортировочными заводами.

 

Во-первых, на крупных заводах сначала разделяют  дробленый продукт на отдельные  фракции, а затем их смешивают  в определенных соотношениях для  получения общего продукта заданного  зернового состава.

При этом остаток  избыточных фракций может использоваться, например, в устройстве дренажных  засыпок, балласта под железнодорожные  пути и т.д.

 

На малых  предприятиях такой возможности  нет из-за относительного небольшого объема отходов, поэтому необходимо использовать практически весь полученный продукт, соблюдая при этом требования к зерновому составу крупного заполнителя.

 

Во-вторых, коэффициент  использования оборудования по времени  на крупных предприятиях довольно высок  и составляет 0.8-0.85. На мелких предприятиях, ввиду большой производительности даже малых дробилок, серийно выпускаемых  промышленностью, они используются лишь небольшую часть времени  – нередко заданная производительность предприятия обеспечивается 1-2 днями  работы дробилок в неделю.

 

Оба этих фактора  не только повышают себестоимость продукта, но и требуют иной организации  самого процесса дробления.

 

4. Расчет специальной части.

 

Исходные данные:

-Производительность – 1.5 млн.м³/год

-Вид основного сырья – известняк,  R_сж=150Мпа

-Вид продукции – щебень фракции 5-20мм

-Максимальный размер исходного  материала  D_max=1000мм

-Режим работы узла – двусменный

-Процесс, подлежащий расчету  – подбор и расчет режимов  работы дробильного оборудования.

 

Степень измельчения берем из подбора  типа дробилки: в нашем случае  подобраны щековые и конусные дробилки крупного дробления, имеющие  степень измельчения в интервале 3…5.

 

В данной курсовой работе общая требуемая  степень измельчения  i=D_max/d_max=1000/20=50,  т.е. больше рекомендуемой для отдельных дробилок. Следовательно, необходимо принять несколько стадий дробления. При трехстадийной схеме и принимаемых на каждой стадии дробления степенях измельчения, соответственно равных i₁=5, i₂=4, i₃=3, общая степень измельчения составит: i= i₁* i₂ *i₃ = 60>50.

 

Таким образом, в рассматриваемом  примере щебень, размером не более  требуемого (20мм) достигается при  трехстадийной схеме дробления. При этом, на первой стадии мы получим продукт размером 1000/5=200мм,

второй  200/ 4=50мм, третьей 50/3=16.7 мм.

 

Таким образом,  в данной ситуации, исходя начальных данных,  в частности  показателя максимального размера  загружаемого камня подходят 2 дробилки: конусные дробилки ККД-1200 (1000мм) и ККД-1500 (1200мм). Далее по полученным при расчетах показателям – стоимости дробильного оборудования, суммарной удельной энергоемкости, коэффициенту загрузки оборудования – выберем лучший для нас вариант.

 

Сначала определяем расчетную производительность по формуле:

Q₁=Q_зад*К_н, где Q_зад – заданная производительность узла, м³/час; К_н – коэффициент неравномерности подачи материала, принимаемый К_н=1.15

 

Так как указывается годовая  производительность узла, а производительность дробилок принято рассчитывать в  м³/час, то для определения производительности  узла в м³/час необходимо установить расчетный годовой фонд времени работы оборудования в часах.

 

При определении мощности предприятия , технологических линий и расчетного годового фонда времени работы технологического оборудования следует принимать:

-номинальное количество рабочих  суток в году – 260

-число рабочих смен в сутки  -2

-продолжительность рабочей смены,  час -8

 

Годовой фонд времени работы технологического оборудования при  пятидневной рабочей  неделе следует вычислять с учетом плановых остановок технологического оборудования и коэффициента его использования К_и.

 

Длительность плановых остановок  для различных технологических  линий составляет 7 суток. Коэффициент  использования технологического оборудования К_и рекомендуется принимать при двусменной – 0.92

 

Следовательно, расчетный годовой  фонд времени работы технологического оборудования  в данной работе составит:

T=260-7=253.

T_p=T* К_и = 253*0.92=232.8 cут, или 232.8*16=3724.16 час

 

Тогда заданная производительность узла будет:

Q_зад=1500000/3724.16=402.7 м³/ч

С учетом этого на первой стадии дробления  может потребоваться расчетная  производительность узла не менее

Q₁=Q_зад*К_н=402.7*1.15=463.2 м³/ч

 

По полученным данным подбираем  наиболее приемлемую дробилку:

Т.к. мы получили Q₁=463.2 м³/ч, то ККД-1500 слишком велика по производительности, поэтому в виду отсутствия  наиболее подходящих вариантов, для первой стадии дробления берем наиболее подходящий вариант конусную дробилку ККД-1200.

 

Определяем размер выходной щели b₁. Как видно из графика, расчетная производительность выбранной дробилки обеспечивается при размере разгрузочной щели b₁ = 130мм.

 

 

Рис.1

 

 Для получения процентного содержания каждой фракции в продукте дробления сначала вычисляют отношение d_i,max/ b₁. Затем по графику

 

 

определяют полные остатки на ситах и производят подсчет частных остатков для каждой фракции. Выход фракции находят по известной производительности и частному остатку в процентах. В таблице 1 приведены результаты расчета зернового состава щебня , полученного в дробилке 1

стадии. 

 

Итого:  Q₁=463.2 м³/ч, d_вх=1000мм, d_вых=200мм

              Размерер разгрузочной щели b₁ = 130мм (из графика)

 

Зерновой  состав щебня при первой стадии

 

Фракции ,мм		Конусная дробилка ККД-1200
		Полный остаток, %	Частный остаток, %	Выход фракции,
0..5	0.04	97.5	100-97.5=2.5	11.6
5..10	0.08	94.5	97.5-94=3.5	16.2
10..15	0.11	91	94-91=3	13.9
15..20	0.15	87	91-87=4	18.5
>20	-	-	87	403

 

Таблица 1

Подбор дробилок 2 стадии дробления  осуществляем аналогично, т.е. по крупности  загружаемого сырья и требуемой  производительности.

 

Требуемую производительность определяем по формуле:

Q₂=c₁*Q₁

c₁ - доля продукта, требующего повторного дробления после первой стадии.

 

Так как максимальная крупность  готового продукта не должна превышать 20мм, то как видно из таблицы 1, c₁ = 0.87. Следовательно, требуемая производительность дробилок на второй стадии:

Q₂=0.87*463.2=403 м³/ч

 

Предельная крупность загружаемого камня в дробилку второй стадии будет  равна максимальному размеру  щебня, выходящего из дробилки первой стадии дробления:

D_max¹=b₁*φ

где b₁ – размер выходной щели дробилки первой стадии;  - φ коэффициент, соответствующий пересечению кривой зернового состава с осью абсцисс на графике типовой характеристики рассматриваемой дробилки. В данной работе он оказался равен 1.7, что при b₁ =130мм дает D_max¹  =130*1.7=221 мм.

 

На второй стадии выбираем конусную дробилку КСД-2200Гр (300мм).

 

При затруднениях в подборе дробилок второй стадии дробления по допустимой крупности загружаемого материала  в целях уменьшения ɸ разрешается точку пересечения кривой на типовой характеристике брать не с осью абсцисс, а с линией допустимого 5%-го «негабарита»(гориз.пунктир). В этом случае в поступающем на дробление материале будет 5% зерен, имеющих размер больше подсчитанного по формуле D_max¹=b₁* φ.

 

Размер выходной щели, при которой  обеспечивается требуемая расчетная  производительность на второй стадии 403 м³/ч, как видно из рисунка, составляет b₂=40мм.

 

Аналогично предыдущему рассчитываем зерновой состав продуктов после  второй стадии дробления, пользуясь  графиками типовых характеристик  соответствующих машин (Таблица 2)

 

 

Итого: Q₂=403 м³/ч, d_вх=200 мм, d_вых=50 мм

             Размер выходной щели b₂=40мм.

 

Зерновой  состав щебня при второй стадии

 

Фракции ,мм		Конусная дробилка КСД-2200Гр
		Полный остаток, %	Частный остаток, %	Выход фракции,
0..5	0.125	92	100-92=8	32.2
5..10	0.25	83	92-83=9	36.3
10..15	0.375	74	83-74=9	36.3
15..20	0.5	65	74-65=4	36.3
>20	-	-	65	262

 

Таблица 2

 

 

Требуемая производительность дробилки третьей стадии

Q₃=c₂*Q₂=0.65*403=262 м³/ч

 

При определении размера выходной щели дробилок третьей стадии (b₃), исходят из необходимости получения щебня с крупностью не выше заданной d_max. Тогда не потребуется четвертой стадии или повторного дробления в дробилках третьей стадии. Из соотношения d_max =b* φ , подставляя вместо d_max наибольший размер готового продукта , можно определить требуемый размер щели. Он будет :