Почему грохочение бывает неэффективным?

Если в подаваемом на грохот материале много зёрен, размер которых примерно равен размеру отверстий сита, разделение затрудняется. Такие «пограничные» частицы могут застревать в ячейках или долго оставаться на сетке, колеблясь и не проходя вниз. Идеально, когда мелкие фракции значительно меньше отверстий, а крупные намного больше. На практике же часто присутствует высокий процент зерен примерно равных критическому размеру – отсюда и низкий процент эффективного просеивания. Эмпирически установлено, что эффективное просеивание сухого материала (плотность ~1,6 т/м³) достигается, когда высота слоя к концу деки не превышает ~3–4 диаметра отверстий. Если слой толще – нижние частицы не успевают просеяться. Поэтому содержание мелочи во входном потоке должно быть таким, чтобы не создавать чрезмерно толстого слоя несортированного материала. В противном случае применяют поэтапное грохочение: сначала грубое разделение (снятие основной массы), затем повторное грохочение оставшегося надрешёта для доводки. Многодечные грохоты фактически реализуют принцип последовательного просева внутри одной машины: каскад из нескольких сит улучшает отделение трудных зерен, достигая высокой эффективности.

Лёгкие частицы (низкой плотности) могут «плавать» на поверхности слоя, а тяжёлые быстрее пробиваются вниз. Если слой материала на деке слишком толстый, нижние частицы экранированы верхними – им труднее достичь отверстий. Уменьшение потока подачи (тонкий слой) повышает качество грохочения, но снижает производительность, поэтому часто требуется компромиссный режим. Для хорошего результата необходим баланс толщины слоя и скорости движения материала, который достигается настройкой подачи, угла наклона и частоты грохота.

Размер и форма отверстий сита непосредственно определяют крупность отсечки и вероятность прохождения частиц. Открытая площадь (процент площади, приходящейся на отверстия) чем больше, тем выше шансы, что частица достигнет свободного отверстия. Для поддержания высокой открытой площади применяют тонкие прочные материалы сит. Например, полиуретановые панели с литым тонким решетом –полиуретановые сита по живому сечению не уступают металлическим, обладая при этом гораздо большей стойкостью к износу.

Высокочастотный грохот – специализированное оборудование, работающее с частотой до ~1500 об/мин (примерно 25 Гц), тогда как обычные грохоты – 700–1000 об/мин. Повышение частоты колебаний увеличивает кинетическую энергию, сообщаемую частицам, без значительного увеличения амплитуды. Физически, при росте частоты ω, максимальное ускорение растет квадратично. Как показал расчет, при повышении частоты в 1,5 раза (с 980 до 1480 мин⁻¹) грохот развивает ускорения ~в 2,25 раза выше, сообщая частицам на сите пропорционально больше энергии. Это приводит к более интенсивной дезагломерации и виброперемешиванию слоя – мелкие частицы активнее отделяются от крупных и проходят сквозь сетку.

Для тонких классов и обезвоживания внедряют высокочастотные виброгрохоты. TAPP Swift работают с малыми амплитудами и высокими частотами, создавая колоссальные ускорения частиц – до десятков G. Благодаря этому мелкие и влажные частицы не «залипают», а эффективно разделяются. Например, высокочастотный грохот TAPP Swift имеет частоту ~1480 об/мин (против ~980 об/мин у обычных) и достигает ускорений до 50g, что позволяет эффективно просеивать даже шламы. Такие грохоты применяются на хвостовых продуктах обогащения, для обезвоживания и тонкой классификации, где требуются максимальные проценты извлечения мелочи. Их внедрение заметно повышает общую технологическую эффективность – больше ценного продукта возвращается в процесс вместо потери с отходами.

Увеличивают длину пути или уменьшают угол наклона грохота, чтобы материал дольше находился на ситах. Иногда устанавливают дополнительные бортики или перегородки, замедляющие материал и предотвращающие слишком быстрый сход.

Применение многодечныx грохотов: два и более сит, установленные друг над другом в одном корпусе, обрабатывают материал последовательно. Верхняя дека задерживает крупную часть и разгружает поток для нижней деки, которая дорабатывает мелкие фракции. В итоге суммарная эффективность выше, чем на одном ситe.