Что такое вибрационный грохот? Каковы его особенности и применение?

На каждой дробильно-сортировочной установке есть машина, единственная задача которой состоит в сортировке: вибрационный грохот. Дробилки измельчают породу, но именно грохот превращает смешанный поток частиц в товарные фракции заданной крупности, и от его настроек зависит, какая часть этого потока попадёт туда, куда нужно.

Сама машина выглядит просто: трясущийся короб с сетчатыми деками. Однако физику процесса стоит понимать. Угол наклона, тип колебаний, ход и просеивающая поверхность по-своему влияют на то, что пройдёт сквозь отверстия, а что нет. Поэтому одна и та же базовая машина встречается в столь разных исполнениях в карьерах, на рудниках и площадках переработки отходов.

Что такое вибрационный грохот?

Вибрационный грохот представляет собой машину, которая разделяет сыпучий материал на фракции разной крупности, встряхивая его на одной или нескольких сетчатых деках. Частицы мельче отверстий сетки проваливаются вниз как подрешётный продукт, а более крупные движутся по поверхности и разгружаются отдельно как надрешётный продукт.

Грохочение дополняет дробление. Дробилка меняет размер частиц; грохот не меняет ничего, он лишь классифицирует то, что поступает. На типовой установке оба процесса чередуются: материал дробится, рассеивается на фракции, а всё ещё слишком крупные куски возвращаются в дробилку по замкнутому циклу.

Одна машина может выпускать несколько продуктов одновременно. На каждой деке установлена сетка со своим размером отверстий, от самого крупного сверху до самого мелкого внизу, поэтому единый поток питания покидает грохот в виде трёх, четырёх или пяти готовых фракций в зависимости от числа дек.

Как работает вибрационный грохот?

Вибрационный грохот работает, превращая вращение в управляемую тряску. Дебалансы на вращающемся валу или пара вибромоторов встречного вращения создают центробежную силу, которая подбрасывает короб грохота и лежащий на нём материал по повторяющейся траектории, тысячи мелких подбрасываний в минуту.

Каждое подбрасывание решает две задачи. Оно продвигает материал по деке к разгрузочному концу и разрыхляет слой, позволяя частицам перестраиваться. Эта перестройка называется стратификацией: мелкие частицы опускаются на дно слоя, крупные поднимаются наверх.

Именно стратификация делает грохочение эффективным. Как только мелкие частицы достигают поверхности деки, каждое подбрасывание даёт им новый шанс попасть в отверстие и пройти сквозь него. Крупные частицы едут по верху слоя, продолжают двигаться вперёд и покидают деку как надрешётный продукт. Грохот, который трясётся без стратификации, просто перевозит камень.

Завершает конструкцию виброизоляция. Вибрирующий короб опирается на винтовые пружины или резиновые опоры, поэтому его интенсивные колебания не передаются на опорную раму и металлоконструкции установки под ним.

Каковы основные характеристики вибрационного грохота?

Определяющие характеристики вибрационного грохота включают размеры дек, их количество, привод, создающий вибрацию, регулируемые параметры колебаний и систему виброизоляции на пружинах или резиновых опорах. Вместе они задают производительность, диапазон разделения и точность, на которую способна машина.

В этом классе машин короба обычно имеют ширину около 1,2-2,4 метра и длину 4-7 метров, что даёт примерно 5-17 m² площади грохочения на одну деку. Стационарные грохоты, как правило, перерабатывают порядка 70-340 t/h, а мобильные сортировочные установки расширяют класс примерно до 600 t/h в верхнем сегменте.

Мощность привода скромна для таких объёмов. Машины с одним приводом обычно комплектуются двигателями порядка 7,5-22 kW, а более крупные короба используют сдвоенные приводы. Крупность разделения на обычных деках охватывает примерно 1-130 mm, а куски питания размером около 300 mm обычны для конфигураций предварительного грохочения.

Рабочие параметры сознательно сделаны регулируемыми. Угол наклона, частоту вращения и ход можно настраивать под материал, поэтому одна модель грохота в один год работает на известняке, а в следующий на дроблёном бетоне: машину перенастраивают, а не заменяют.

Какие бывают типы вибрационных грохотов?

Вибрационные грохоты классифицируют по углу наклона дек, типу колебаний и назначению. Основные типы таковы:

• Наклонные грохоты (с круговыми колебаниями): самый распространённый универсальный тип, работающий под углом 15-30 градусов с круговой траекторией.
• Горизонтальные грохоты: плоские или почти плоские деки под углом 0-5 градусов с линейными или эллиптическими колебаниями; их выбирают ради точности и малой монтажной высоты.
• Банановые (многоуклонные) грохоты: изогнутая дека, которая начинается круто, под углом до примерно 45 градусов, и выполаживается к разгрузке ради высокой производительности.
• Обезвоживающие грохоты: машины с линейными колебаниями, которые удаляют воду из мелкого материала, а не разделяют его по крупности.
• Высокочастотные грохоты: машины тонкого разделения, передающие вибрацию непосредственно просеивающей поверхности.
• Колосниковые грохоты: тяжёлые деки из колосников, отсеивающие крупное питание перед первичной дробилкой.

Вращающиеся барабанные грохоты и валковые грохоты выполняют похожую сортировку, но к этому семейству не относятся, поскольку они вращают или перекатывают материал, а не вибрируют декой.

Наклонные вибрационные грохоты

Наклонный грохот является рабочей лошадкой производства заполнителей. Его дека наклонена под 15-30 градусов, одиночный эксцентриковый вал сообщает коробу круговую траекторию с типичным ходом 8-12 mm при примерно 700-1000 RPM, а часть работы по перемещению материала выполняет сила тяжести. Конструкция механически проста, терпима к неоднородному питанию и удобна в обслуживании, чем и объясняется её широкое распространение.

Горизонтальные вибрационные грохоты

Горизонтальные грохоты работают под углом 0-5 градусов и перемещают материал исключительно за счёт линейных или эллиптических колебаний с ходом обычно 14-20 mm. Частицы остаются на деке дольше, чем на наклонном грохоте, что повышает точность разделения, а плоский профиль подходит установкам с ограниченной монтажной высотой, прежде всего мобильной технике.

Банановые (многоуклонные) грохоты

Банановый грохот изгибается через несколько участков с разным уклоном: крутым у загрузочного конца и почти плоским у разгрузки. Крутое начало быстро утоньшает слой, и мелкий материал проходит рано, а более пологий конец даёт частицам граничной крупности необходимое время. В итоге та же площадь деки даёт заметно большую производительность, поэтому высокотоннажные горные комплексы предпочитают именно эту форму.

Обезвоживающие грохоты

Обезвоживающий грохот удаляет воду, а не классифицирует по крупности. Вибромоторы встречного вращения создают линейные колебания с ускорением примерно 5-6 G при 1000-1500 RPM, дека слегка поднимается к разгрузке, а подпорный порог удерживает толстый слой материала, который работает как собственный фильтр. Промытый песок обычно сходит с обезвоживающего грохота достаточно сухим, чтобы его сразу транспортировать, складировать и продавать.

Высокочастотные грохоты

Высокочастотные грохоты разделяют мелкий материал, с которым обычные деки справляются плохо. Вместо раскачивания всего короба вибрация, обычно в диапазоне 3600-5000 RPM, передаётся непосредственно просеивающей поверхности, сохраняя мелкие отверстия открытыми и производительными при крупности разделения вплоть до 100 µm.

Колосниковые грохоты

Колосниковый грохот защищает первичную дробилку. Его дека состоит не из сетки, а из параллельных износостойких колосников с зазорами 50-300 mm и рассчитана на взорванную породу прямо с самосвала. Мелочь и средние куски проваливаются вниз и минуют дробилку, поэтому машина работает только с породой, которую действительно нужно дробить.

В чём разница между круговыми, линейными и эллиптическими колебаниями?

Тип колебаний описывает траекторию, которую короб грохота проходит за каждый цикл вибрации: окружность, прямую линию или эллипс. Круговые колебания создаёт одиночный эксцентриковый вал, линейные создают сдвоенные валы или вибромоторы встречного вращения, силы которых взаимно гасятся во всех направлениях, кроме одной оси, а эллиптические сочетают оба поведения.

Каждой траектории соответствует свой угол деки. Круговым колебаниям нужна наклонная дека, потому что одно лишь подбрасывание плохо перемещает материал по горизонтали. Линейные колебания сами толкают материал вперёд, что и позволяет горизонтальным и обезвоживающим грохотам работать с малым уклоном или вовсе без него.

Эллиптические колебания занимают промежуточное положение, сочетая энергичное подбрасывание окружности со способностью прямой перемещать материал. На горизонтальных грохотах они поддерживают движение материала, сохраняя точность, которую даёт более долгое пребывание на деке. На практике тип колебаний определяется конструкцией привода, поэтому его выбирают при подборе грохота, а не регулируют потом.

Что такое просеивающая поверхность и из чего она изготавливается?

Просеивающая поверхность представляет собой сменную рабочую поверхность, с которой непосредственно контактирует материал: сетку, панели или листы с отверстиями. Основные варианты включают плетёную проволочную сетку, полиуретановые панели, резиновые панели и перфорированный стальной лист, и этот выбор влияет на ресурс, живое сечение и шум сильнее любого другого компонента.

Плетёная проволочная сетка даёт наибольшее живое сечение при заданном размере отверстия, поэтому её выбирают ради точности и производительности на сухом умеренно абразивном материале. Полиуретановые панели стойки к истиранию и подходят для мокрого грохочения, где служат во много раз дольше проволоки. Резина гасит удары крупного острого питания и работает заметно тише. Перфорированный лист выдерживает тяжёлое предварительное грохочение там, где всё более лёгкое было бы разрушено.

Поскольку просеивающая поверхность крепится стандартными панелями или натяжными секциями, грохот может менять характер без замены самой машины. Та же дека, что в этом сезоне несёт лист для предварительного грохочения, в следующем может нести мелкий полиуретан, следуя за ассортиментом продукции предприятия.

Сколько дек может иметь вибрационный грохот?

Вибрационные грохоты обычно несут 2-4 деки, и каждая дека добавляет один продукт: грохот с n деками разделяет питание на n+1 фракций по крупности. Двухдечная машина даёт три продукта, трёхдечная даёт четыре, а четырёхдечная даёт пять.

Порядок дек подчиняется одному правилу: самое крупное отверстие сверху, самое мелкое внизу. Верхняя дека защищает более мелкие сетки под собой от тяжёлых кусков и принимает основной износ, поэтому обычно именно её поверхность заменяют первой.

Больше дек не значит автоматически лучше. Каждая добавленная дека увеличивает высоту машины, усложняет доступ к просеивающим поверхностям и делит ту же площадь грохочения между большим числом разделений, поэтому число дек выбирают исходя из количества реально продаваемых продуктов, а не из того, сколько выдержала бы рама.

Где применяются вибрационные грохоты?

Вибрационные грохоты применяются везде, где сыпучий материал нужно сортировать по крупности: в горнодобыче и обогащении руды, производстве заполнителей и песка, на дробильно-сортировочных установках, в переработке строительных отходов и отходов сноса, углеподготовке и производстве промышленных минералов. Облегчённые варианты служат также химической и пищевой промышленности.

В производстве заполнителей грохот определяет перечень продукции. Стандарты на бетон и асфальт требуют строгих гранулометрических составов, и каждая фракция, которую продаёт карьер, от мелкого песка до железнодорожного балласта, выходит через деку с подобранной под неё сеткой.

Горные комплексы опираются на грохоты дважды: колосниковые грохоты и машины предварительного грохочения защищают первичную дробилку в начале цепочки, а банановые и горизонтальные грохоты делят дроблёный поток и замыкают цикл, возвращая надрешётный продукт на повторное дробление. Обезвоживающие грохоты затем подсушивают промытые мелкие продукты перед транспортировкой.

Переработка отходов стала самым быстро меняющимся применением. Дроблёный бетон, кирпич и асфальт поступают вперемешку и с неправильной формой кусков, и грохочение отделяет пригодные к повторному использованию фракции от загрязнений. Та же физика стратификации, что сортирует природный камень в карьере, сортирует отходы сноса на городской площадке, и это само по себе показывает, насколько универсальной стала машина.