О компанииСтатьи
Промывка песка, щебня и водооборот. Обзор решений
Промывка песка, щебня и водооборот. Обзор решений
Одной из важных технологических операций при первичном обогащении руд и россыпей благородных металлов или переработке грунтов в строительные материалы является промывка, в подавляющем большинстве реализаций совмещенная с сортировкой. И если для обогащения действительно важно не пропустить ничего, обработав весь объем материала, что высокоэффективно и высокопроизводительно решается промывкой в барабанных грохотах (скруббер-бутарах), то для задач получения будущих строительных материалов проще избавиться от бесполезных глины, земли и других включений на самом раннем этапе, так сказать не дожидаясь стадии глубокой переработки. Последнее достижимо при переработке изверженных пород буровзрывным методом, когда всё нам не нужное сосредотачивается в карьерной мелочи, а тогда вполне достаточно отсеять мелочь сразу после питателя и на дробление отправлять материал крупнее 40 мм, например, а мелочь в отвал или на рекультивацию. Но есть ряд ситуаций, когда промывка остается необходимой или желательной (ведь ничто в нашей стране не является безусловно необходимым):
- высокое содержание глины в исходной породе,
- порода относительно непрочная и сопровождается глиной (известняки, доломиты),
- осуществляется переработка ПГС (песчано-гравийной смеси) или ГПС (гравийно-песчаной смеси),
- есть желание иметь высококачественный песок и мытый щебень.
В этих случаях мы должны пойти по существенно более сложному пути, чем просто отсеивание мелочи, в которой действительно сосредоточены нежелательные включения, засоряющие наш будущий готовый продукт (особенно песок) и просто портящие свойства щебня (замазывание поверхности) или технологического оборудования (замазывание сеток), что в конечном счете заканчивается порчей продуктов дробления и сортировки, а именно: промывке материала.
Промывка может организовываться следующими путями:
- в барабанных грохотах (скруббер-бутарах),
- в корытной мойке,
- на грохоте с орошением,
- в спиральном классификаторе.
Промывка песка и щебня в барабанном грохоте (скруббер-бутаре, троммеле)
Скруббер-бутара - это крайне простой механизм, представляющий собой барабан (троммель) с глухой частью обечайки со стороны входа и лопастями внутри и перфорированной частью со стороны выхода. Барабан вращается, в него подается материал и вода, лопасти увлекают материал и перемешивают его, одновременно материал орошается промывочной водой. Взаимное трение материала в потоке воды приводит к эффективному отделению грязи, глины, земли, растительных и других мелких включений с поверхности кускового материала. Попадая далее в перфорированную часть барабана, кусковой материал, не проходящий через отверстия, отделяется от воды и всей мелочи 0-10 мм, которая уходит в слив. Крупный же материал выгружается для дальнейшей переработки. Есть модификации барабанов, в которых на выходе есть секция с душем, еще более повышающим качество очистки поверхности кускового материала.
| Достоинства | Недостатки |
|---|---|
| работа с любым содержанием глины или других загрязняющих включений; загрузка материала большой крупности (до 150 мм, а возможно и крупнее); высокая степень очистки поверхности за счет трения и орошения; практически отсутствует самоизмельчение кускового материала, то есть нет влияния на гранулометрию полезного материала; высокая производительность по твердому (до 300 м3/ч при размере барабана: диаметр 3 м, длина 10,5 м; мощность приводов для вращения около 90 кВт); материал разделяется на крупный, средний (при двойном перфорированном барабане) и мелочь (слив, 0-10 мм). |
большие габариты установки (при том, что для оборудования с высокой производительностью и эффективностью и при большой крупности питания оборудование можно назвать компактным, но при составлении технологической цепочки и для уменьшения транспортирующего оборудования скруббер-бутара помещается на большую высоту, требующую длинного конвейера для загрузки исходного и мощную раму); размер отверстий перфорированной части барабана задан при изготовлении; очень большое потребление воды (до 1000 м3/ч для максимальной производительности) - 3-3,5 части жидкости на 1 часть твердого; требуется последующее обезвоживание отмытого материала и слива. |
Крупный материал с частью воды чаще всего идет на грохочение, в ходе которого материал делится на разные фракции. Самая мелкая фракция аккумулирует оставшуюся воду и представляет собой пульпу, подлежащую обезвоживанию также как и слив с барабанного грохота. Эффективная граница разделения барабанного грохота на слив и крупный: 5-10 мм.
Промывка песка и щебня в корытной мойке
Корытная мойка представляет собой, как не трудно догадаться, резервуар (корыто) с одним или двумя валами с лопастями. Резервуар всегда заполнен водой, а перемешивающие лопасти эффективно очищают поверхность материала.
| Достоинства | Недостатки |
|---|---|
| загрузка материала средней крупности (5-60 мм, максимально до 100 мм); работа с любым содержанием глины или других загрязняющих включений; высокая степень очистки поверхности за счет прямого воздействия и взаимного трения в воде; нет самоизмельчения кускового материала, то есть нет влияния на гранулометрию полезного материала. |
нет разделения на фракции (только промывка) и даже отделения слива; низкая производительность по твердому при высокой мощности и сравнимых габаритах с барабанным грохотом (до 100 м3/ч при размере установки: диаметр вала с лопастями 1200 мм (х2), длина до 10,5 м; мощность приводов для вращения около 80 кВт); большие габариты установки; большое потребление воды (до 200 м3/ч для максимальной производительности) - 2 части жидкости на 1 часть твердого; требуется последующее обезвоживание отмытого материала. |
Материал подается преимущественно как влажный или сухой сыпучий после грохота, а выгружается с водой и требует обезвоживания и разделения на фракции, как минимум для удаления отмытых включений, как следствие нет эффективной границы разделения на слив и крупный.
Промывка пескаи щебня в комплексе грохот с орошением
Грохот с орошением не имеет принципиального отличия по конструкции в сравнении с обычным грохотом, но фактически промывочный грохот требует более качественного изготовления, применение сталей с защитой от коррозии (нержавеющая или специальные покрытия). Орошение создается при помощи установленной над грохотом системы форсунок, через которые на верхнее сито и материал на нем подается вода.
| Достоинства | Недостатки |
|---|---|
| высокая крупность питания (до 250 мм); эффективное разделение на заданные фракции, определяемые сменными сетками; достаточно качественная промывка от пылевидных и глинистых включений; относительно небольшие габариты при высокой производительности по твердому (до 300 м3/ч при размере установки (ДхШхВ) 8х3,5х5 м, мощность привода около 30 кВт); разумное потребление воды (до 300-450 м3/ч при максимальной производительности) - 1-1,5 части воды на 1 часть твердого |
качественная отмывка только для небольшого содержания глинистых включений и пыли для дробленного материала; |
Эффективная крупность разделения на слив и крупный зависит от установленной нижней сетки и находится в пределах: 2-8 мм.
Промывка на спиральном классификаторе (или дегидратационном колесе)
Спиральный классификатор представляет собой наклонное корыто со шнеком, который поднимает материал из нижней части корыта, куда он загружается, в верхнюю часть, которая находится выше уровня воды, обеспечивая одновременное отделение мелких частиц и воды, уходящих в слив, от крупных частиц. Применяется только для песков. Есть модели спиральных классификаторов (именуемые колесными дегидраторами), у которых в горизонтальном корыте помимо шнека или спирали небольшого диаметра может быть еще большая спираль, улучшающая движение материала, и колесо на выходе, работающее по типу драги с перфорированными ковшами, вынимающими песок из воды и выгружающими его в сторону (на конвейер), что существенно улучшает дегидратацию - обезвоживание.
| Достоинства | Недостатки |
|---|---|
| высокая производительность по твердому при габаритах сравнимых с бутарой (до 400 м3/ч при размерах установки (ДхШхВ) 15х6,7х4,5 м, мощность привода около 22 кВт); отсутствует потребление воды (вода поступает с песком (в виде слива с грохота, например), поддерживается на требуемом уровне, но дополнительной подачи не требуется); обладает функцией обезвоживания (дегидратации); качественная очистка песка от глинистых и иных мелких включений. |
подходит только для песков (до 8-10 мм); небольшая производительность по сливу (и по принимаемой с песком воде, соответственно - до 55 м3/ч). |
Эффективная граница разделения на слив и песок около 0,16-0,8 мм. Спиральный классификатор в нашей стране как правило используется после промывочного грохота для очистки песка и его обезвоживания.
Сравнивая описанные выше пути организации промывки становится понятным, что в подавляющем большинстве задач невозможно обойтись одной единицей оборудования из перечисленных. Если мы имеем только песок, который хотим очистить, то нам действительно хватит только спирального классификатора, а вот если у нас ПГС с небольшим количеством глины и средней необходимой производительностью, или мы просто хотим иметь мытый щебень после его дробления (когда поверхность будет покрываться пылью от дробления), то мы скорее организуем промывку так: сначала тяжелый грохот для отделения валунов (не нужен после дробилки), затем промывочный грохот для разделения на фракции, затем спиральный классификатор для промывки и обезвоживания песка. Если же содержание глины будет побольше, и на грохоте не будет происходить должной очистки гравия, то фракции гравия с промывочного грохота надо подать в корытную мойку, а после нее снова разделить на меньшем промывочном грохоте на слив с мелочью, который пойдет в тот же спиральный классификатор, и на гравий, который пойдет в конус. И наконец при высоком содержании глины, схема должна включать: барабанный грохот (скруббер-бутара), промывочный грохот и спиральный классификатор.
Как можно было понять из того, что в недостатках первых трех типов оборудования присутствует необходимость обезвоживания материала, а у спирального классификатора стоит достоинством то, что он эту функцию имеет, и используется в вышеописанных вариантах схем абсолютно везде, важной операцией при промывке материала является обработка слива с песком. С ним что-то нужно сделать. По экологическим нормам, да и вообще по здравому смыслу, которые часто идут в разрез с экономической состоятельностью, брать воду из водоема (или реки) и сбрасывать назад слив как есть мы не можем или не имеем права и тому подобное. Помочь нам в обработке слива и выделению из него песка (хотя может быть это и не нужно по первичным задачам) могут следующие схемы:
- дегидратационное колесо (спиральный классификатор) с последующей отправкой слива на очистку;
- установка дегидратации песка на базе гидроциклона и обезвоживающего грохота с последующей отправкой слива на очистку.
О работе и показателях дегидратационного колеса можно посмотреть выше в описании его как средства промывки под названием спиральный классификатор.
Установка дегидратации песка на базе гидроциклона и обезвоживающего грохота
Установка работает по частично замкнутому циклическому принципу, и представляет собой модульную конструкцию. Основа ее резервуар, в который поступает исходная смесь песка, включений и воды, и уровень в резервуаре поддерживается в определенном диапазоне. Фактически резервуар нужен для обеспечения определенной концентрации смеси, которую центробежный насос способен поднять в гидроциклон. В гидроциклоне (или в сдвоенном гидроциклоне) за счет центробежных сил происходит отсадка почти до 100% частиц крупнее 100 мкм и 50-80% частиц крупнее 60-80 мкм, которые в виде высококонцентрированной смеси выгружаются из циклона на обезвоживающий (дегидратационный) грохот, располагающийся под гидроциклоном. Более мелкие частицы (в которых и должны содержаться все глинистые частицы и другие включения) в зависимости от тонких настроек частично попадают в крупный материал (то есть идут на грохот), частично (преимущественно) уносятся с основным объемом воды из гидроциклона в систему, разделяющую поток (автоматическая регулировка клапаном) на возвращаемый в резервуар и на слив, который отправляется в систему очистки воды. Обезвоживающий грохот представляет собой полиуретановое сито с редкими отверстиями (обычно 0,3-1,5 мм), через которые эффективно уходит и сливается в резервуар вода, а частицы песка сползают к течке и выгружаются на конвейер.
Рассмотрим эту установку в сравнении со спиральным классификатором (дегидратационным колесом):
| Достоинства | Недостатки |
|---|---|
| выполняет роль промывочного оборудования для песка (до 8-10 мм); сравнимая производительность по твердому при аналогичной или даже меньшей занимаемой площади; очень высокая производительность по сливу (и по принимаемой с песком воде, до 750 м3/ч); возможность регулирования крупности мытого песка в более низких границах; слив имеет лучшую степень очистки от крупных частиц. |
меньшая максимальная производительность по твердому и большие энергозатраты (до 200 м3/ч, при габаритах (ДхШхВ) 2,2х5,7х7,5 м, мощность привода насоса и вибраторов на грохоте около 96 кВт); сложность устройства. |
По поводу обезвоживания можно также сделать выводы о том, в каких случаях используется тот или иной путь. При работе с небольшим объемом воды (промывочный грохот, например) достаточно будет спирального классификатора. Но если объем воды велик (высокопроизводительный промывочный барабан и грохот за ним), то предпочтительна установка с гидроциклоном и обезвоживающим грохотом, так как имеющиеся спиральные классификаторы не смогут принять требуемый объем воды без снижения качества работы, которое проявляется в уносе с большим объемом воды, превышающим нормативный расход для спирального классификатора, более крупных частиц, что делает слив существенно более засоренным, а песок на выходе обедненным (зато с большим модулем крупности), то есть эффективная граница разделения спирального классификатора повышается до 0,3-0,5 мм. Еще один момент может также влиять на выбор типа обезвоживателя: качество получаемого песка и допустимые потери мелких фракций песка. Имеется в виду, что спиральный классификатор является “грубым” инструментом при работе с мелкими фракциям песка (эффективная граница разделения 0,16-0,25 мм). Это означает, что из всей массы смеси песка различных крупностей и глинистых частиц в песок как готовый продукт пойдут до 100% частиц крупнее 0,16 мм-0,25 мм, и малая часть частиц 0,1-0,16 мм, глинистые частицы и песок фракции 0-0,16 мм уйдут с водой. Для наших текущих требований к потребляемым пескам - это терпимо и даже нормально. Установку дегидратации на базе гидроциклона можно назвать “тонким” инструментом, так как в слив уйдут глинистые частицы и небольшая часть тонких фракций песка 0,08-0,1 мм, то есть потери тонких фракций песка минимизированы. Такие тонкие фракции песка необходимы при производстве ответственных высокопрочных бетонных изделий, но у нас в силу крайне низкого потребления таких бетонов и спрос на такой песок соответствует.
Водооборот
Вода, идущая с самой тонкой фракцией на слив, подлежит очистке и возвращению в оборот (рециклинг). Рециклинг воды может быть организован так:
- бассейн (пруд-отстойник) для отстоя осадка из воды,
- установка осветления (сгущения).
Оба способа используют принцип осаждения частиц, находящихся во взвешенном состоянии в сливе, под действием силы тяжести (отстоя). Чем мельче частицы, тем хуже они оседают, а у нас глинистые частицы сосредоточены во фракции 0-0,1 мм, поэтому процесс идет крайне медленно, и для больших объемов воды требуются большие площади.
Бассейн (пруд-отстойник)
Бассейн (пруд-отстойник) заполняется осадком до предельной глубины, а потом его надо чистить. Для чего либо работа останавливается на время чистки (например, зимний или весенний период), либо для этого делается рядом второй бассейн, который начинают активно эксплуатировать, а первый осушается (вода перекачивается в новый, например), потом он должен еще высохнуть, и далее накопленный новый “грунт” дна снимается. Рядом с отстойником может также устраиваться водоем для осветленной воды, из которого вода подается на установки промывки. Объем бассейнов учитывает то, что осаждение только под действием силы тяжести занимает несколько суток.
Установка осветления
Установка обычно представляет собой главный резервуар, в который подается слив, и автоматической системой добавляется флокулянт (химический реагент, существенно усиливающий рост рыхлых хлопьев (флоккул) из частиц распределенных в объеме резервуара и приходящих со сливом). Образующиеся флоккулы имеют достаточно большой размер, чтобы осаждаться быстро. Таким образом верхний слой воды в резервуаре достаточно чист и сливается в соседний резервуар, обычно меньший по размеру, из которого вода снова подается на установки промывки. Ротор вблизи дна резервуара (может подниматься на поверхность) активно перемешивает осадок, который через грязевой насос удаляется из резервуара. Установка осветления, перерабатывающая до 1500 м3/ч слива, имеет площадь около 230 м2 (диаметр 17 м, высота 4 м, объем 920 м3) и установленную мощность 6 кВт. Для сравнения пруд-отстойник с пятисуточным запасом для переработки 400 м3/ч слива (и подачи такого же объема на промывку) должен иметь объем около 26 тыс. м3 и водоем очищенной воды также с пятидневным запасом около 31 тыс. м3, что при той же средней глубине 4 м соответствует площадям 6500 и 7750 м2.
Ко всему перечисленному оборудованию вне зависимости от выбранной схемы нужно еще добавить насосную станцию для подачи воды из водоема на промывку, которая должна состоять из мощного насоса и желательно резервного насоса и блока автоматического управления ими, вспомогательных насосов (по заливу или вакуум-насосов для устранения воздушной пробки). На упомянутые 400 м3/ч и достаточный напор для транспортировки и подъема воды на необходимую высоту требуется насос мощностью 110 кВт.
И наконец, если с вывозимым “грунтом” при чистке бассейна в общих чертах понятно что делать, то еще надо что-то сделать с грязью, удаляемой из установки осветления в непрерывном режиме. Для нее можно приспособить свой относительно небольшой “пруд”, в котором она будет накапливаться и высыхать, либо закончить цепочку экологически правильным путем: установкой пресс-фильтра. Подавая в него нашу “грязь”, на выходе мы будем иметь очень тонкий и обогащенный глинистыми включениями порошок.
В заключении хотелось бы еще отметить, что работа с водой возможна только при положительной температуре, а это значит, что в наших климатических условиях построение дробильно-сортировочной установки под открытым небом влечет за собой сезонный принцип работы или изменение технологии на холодный период, либо требует использования легких строительных конструкций с наличием отопления для круглогодичной работы. Как мы все понимаем, всё это крайне удорожает производство конечного продукта.
