Механические способы дробления негабаритов

Что такое вторичное дробление и как оно производится

В горнодобывающей промышленности, при разработке каменных карьеров или при добыче полезных ископаемых, равно как и при строительстве авто-тоннелей и тоннелей метрополитена, не обойтись без первичных взрывных работ. После проведения таких работ образуются каменные валуны, так называемый негабарит, который подлежит измельчению с целью дальнейшей переработки или реализации. О вторичном дроблении негабарита горных пород и пойдет речь в нашей статье.

Способы дробления негабарита

Аналогично дроблению шлаков, образующихся в сталелитейном производстве, вторичное дробление рудных и нерудных пород очень важный процесс. Несвоевременное разрушение негабарита может привести к простою в работе, а в некоторых случаях и к закрытию карьера. Поэтому предприятия стараются как можно быстрее разобраться с этим вопросом.

В настоящее время существует ряд способов вторичного дробления негабарита, применяемых в производстве, рассмотрим самые известные из них.

Взрывной

Наиболее часто используемым способом является проведение вторичных взрывных работ. Различают взрывной способ с применением накладных и шпуровых зарядов. Последний используется крайне редко.

Преимущества способа	Недостатки
Универсальность	Сильная длительная загазованность
Разрушение негабарита любого размера	Опасность: радиус разлета осколков с высокой скоростью – до 400 метров
Повышенная энергоемкость процесса
Высокая стоимость
Нарушение ритма производства

Безвзрывной

Способ подразумевает применение расширяющихся веществ – смеси цемента мелкого помола со специальными добавками. Такое вещество при смешивании с водой образует текучий реопластичный состав, заполняющий пустоты в разрушаемом материале и создающий напряжение, ведущее к появлению трещин и в конечном итоге – к разрушению материала изнутри.

Механический

Данный способ подразделяется на 2 типа:

• Разрушение ударным методом используется в стационарных дробилках, а также в случае применения гидравлических и пневмомолотов. Метод имеет низкую производительность при повышенной опасности. Кроме того, работа гидромолота сопровождается высоким уровнем вибрации, вредящей персоналу и значительно увеличивающей износ техники.
• Гравитационное разрушение заключается в падении груза на разрушаемый материал. Также к гравитационному способу разрушения негабаритов можно отнести использование кинетических молотов Fractum.

Преимущества применения кинетических молотов:

• Универсальность;
• Разрушение негабарита любого размера на месте скопления;
• Высокая производительность;
• Отсутствие загазованности;
• Высокий уровень безопасности и комфорта персонала: отсутствие вибрации, шума, пыли и разлета осколков;
• Отсутствие нагрузки на сопутствующую технику;
• Высокая скорость реализации работ.

К механическому способу разрушения, в том числе относится и использование гидроклиньев, воздействующих на материал при помощи гидравлического давления. К преимуществам этого метода относится отсутствие вибрации, шума и пыли, а также возможность проведения работ дистанционно.

Термический

Этот способ основан на неравномерности расширения тел при экстремальном нагреве. Дробление негабаритов происходит при помощи ручных термобуров с горелками ракетного типа или термитов – порошковых смесей, при сгорании которых выделяется большое количество тепла. Использование термобуров характеризуется малой производительностью при относительно высокой энергоемкости. Применение термитов более эффективно – процесс не занимает много времени, протекает без разлета осколков и выделения вредных газов, но требует последующего воздействия на материал механическим способом.

Электрический

Основой способа служит тепловое или электрогидравлическое воздействие на разрушаемый материал. Благодаря разряду конденсаторов материал разрушается под действием кавитации и ударных волн. Способ редко применяется из-за низкой производительности.

Акустический

Такой способ основан на разрушении негабарита горной породы колебаниями различной частоты, в том числе и ультразвуковой.

Химический

Способ малоприменим, поскольку отличается крайне низкой производительностью при ограниченной области применения.

Оптический

Редко применяется в силу трудоемкости и дороговизны изготовления модели прибора, при помощи которого вычисляют поле напряжений в разрушаемой породе.

Вторичный взрыв vs молот Fractum

В последнее время часто наблюдается комбинирование различных способов с целью увеличения эффективности при разрушении негабаритов. Так появился термомеханический, акустический и другие способы. И все же эти способы зависят от различных свойств разрушаемого материала, например, электро- и теплопроводности, а потому применение их избирательно.

Таким образом, взрывной и механический способы по-прежнему остаются лидерами среди способов вторичного дробления негабарита. А исходя из указанных выше преимуществ молотов Fractum, выбор между взрывными работами или кинетическим молотом очевиден – молоты в приоритете.

Источник

Вторичное дробление

ВТОРИЧНОЕ ДРОБЛЕНИЕ (а. seсоndary crushing; н. Blockbehandlung; ф. broyage seсоndaire, соncassage seсоndaire; и. trituration secundaria) — разрушение негабаритов в горной массе при открытой или подземной разработке месторождений и строительстве. Производится; на карьерах — в экскаваторном забое или на перегрузочном пункте; на шахтах — непосредственно в очистном забое и в выработках горизонтов грохочения, скреперования или погрузки. При подземной разработке вторичное дробление разделяется обычно на две стадии: дробление крупных кусков и ликвидация зависаний руды в выпускных восстающих (дучках); разрушение негабаритов, прошедших через выпускные восстающие. При этом затраты на вторичное дробление доходят до 20-30% (отбойка шпурами) и до 50-100% (скважинами).

По виду энергии, подводимой к объекту разрушения, выделяют способы вторичного дробления; взрывные, механические, электрические, термические, гидравлические, акустические, оптические, радиационные, химические, комбинированные.

Взрывные способы (наиболее распространены) основаны на методах шпуровых и наружных зарядов. При вторичном дроблении первым методом диаметр шпуров обычно 36-42 мм. Удельный расход взрывчатых веществ 0,1-0,3 кг/м 3 (на рудных шахтах до 0,4-0,8 кг/м 3 ). Повышению эффективности вторичного дробления этим методом способствует заполнение шпуров водой — гидровзрывание (рис. 1).

При этом величина заряда принимается из расчёта 10-50 г на 1 м 3 объёма негабаритного куска. Энергия взрыва переходит в ударную волну с небольшими потерями. Метательное действие взрыва выражено слабо. При использовании наружных зарядов удельный расход взрывчатых веществ возрастает, как правило, до 1,5-3 кг/м 3 и может быть сокращён до 0,4-0,6 кг/м 3 применением кумулятивных зарядов (рис. 2).

Реклама

Использование в качестве забойки для наружного заряда полиэтиленовых пакетов с жидкостью (рис. 3) позволяет повысить кпд взрыва за счёт участия в процессе дробления отражённых ударных волн.

Производительность труда по разделке негабаритов в этом случае возрастает в 2 раза по сравнению с методом шпуровых зарядов. Дробление крупных кусков и ликвидация зависаний руды в выпускных выработках производятся фугасными зарядами обычно массой 2-10 кг. Применяют также стреляющие системы с дистанционным управлением, доставляющие заряды взрывчатых веществ к зависшей руде; в CCCP созданы гранатомёты ДРС-130, ДРС-160, ДРС-200.

Основные достоинства взрывных способов вторичного дробления — универсальность, разрушение кусков практически любого размера. Основные недостатки — относительно высокие удельные затраты энергии (до 15•10 6 Дж/м 3 ), стоимость (до 0,8-1,2 руб/м 3 ), особенно при дроблении кусков менее 0,8-1 м, специфические особенности взрывной технологии, нарушающие ритмичность производства.

Среди механических способов вторичного дробления выделяют разрушение кусков горной массы ударом, гравитационное разрушение. Первый способ реализуется прежде всего в дробилках, которые устанавливаются стационарно или на самоходных дробильных агрегатах (наиболее перспективный тип дробилок — роторные). Для разрушения крупных одиночных породных блоков целесообразно применение молотов различных конструкций (пневматических, гидравлических и др.). Разрушение осуществляют также подачей сжатого воздуха в шпуры, пробуренные в негабарите. Производительность пневматических молотов по породам средний крепости 30-40 м 3 /ч, себестоимость процесса разрушения 0,07-0,1 руб/т. Применение гидравлических молотов позволяет повысить производительность процесса разрушения до 80-100 м 3 /ч. Гравитационный способ вторичного дробления осуществляется падающим грузом (экскаваторные и крановые бутобои) либо под действием собственного веса падающего негабаритного куска. Отличается низкой удельной энергоёмкостью процесса разрушения (до 0,4•10 6 Дж/м 3 ); достаточно эффективен при породах средний крепости. Для разрушения негабаритов используют также гидроклины. Достоинства механических способов вторичного дробления — безопасность, низкая энергоёмкость, простота подвода энергии к объекту воздействия, возможность автоматизации процесса дробления.

Термический способ вторичного дробления основан на неравномерном расширении тел при концентрированном нагреве. Разрушение негабаритов осуществляется ручными термобурами с огнеструйными горелками ракетного типа и термитами. Для окисления жидкого горючего в ручных термобурах используется кислород или воздух. Применение термобуров ограничено; процесс разрушения отличается относительно высокой энергоёмкостью (до 7•10 6 Дж/м 3 ). Производительность ручного термобура с мощностью горелки 100 кВт (на карьерах Кривбасса) 10-15 м 3 /ч. Вторичное дробление термитом основано на воздействии на негабарит теплом, получаемым при сжигании термитного состава. Процесс разрушения протекает быстро, не даёт разлёта кусков и образования вредных газов (за исключением дробления негабаритов сернистых руд), однако требует дополнительного механического воздействия для полного разрушения негабаритов. Эффективность вторичного дробления термитом повышается с увеличением содержания в горных породах кварца.

Основой процесса разрушения пород при электрическом способе (контактном или бесконтактном) чаще всего служит тепловой, реже электрогидравлический эффект. Сущность последнего — разрядка батареи конденсаторов (напряжение до 100 кВ) на водный промежуток (рис. 4); порода разрушается под действием кавитации и ударных волн взрывного характера.

Электрический контактный способ, применяемый в карьерах, реализуется с помощью установок (типа 2УРН), основной узел которых — однофазный трансформатор мощностью 100 кВт (ток промышленной частоты). Негабаритный кусок, помещённый между двумя электродами (рис. 5), разрушается в результате теплового пробоя, нагрева и расширения токопроводящего канала в породах.

Метод отличается простотой, высокой безопасностью. Средняя энергоёмкость разрушения 20•10 6 Дж/м 3 . Производительность при разрушении кварцитов с помощью установок 2УРН (Новокриворожский ГОК) 14 м 3 /ч. Себестоимость (карьеры Кривбасса) 0,3-0,5 руб/м 3 . Для разрушения полупроводящих горных пород (железистые кварциты и др.) более эффективен высокочастотный контактный способ (теплового пробоя). Между электродами происходит высокочастотный пробой (рис. 6) и в горных породах возникают термоупругие напряжения, приводящие к разрушению негабарита.

Для разрушения горных пород-диэлектриков (гранит, базальты и др.) применяется способ неравномерного диэлектрического нагрева (высокочастотный контактный способ). Электрический бесконтактный способ, т. е. ослабление пород электромагнитным полем конденсатора или соленоида, ввиду низкой производительности широко не применяется.

Развиваются процессы вторичного дробления, основанные на гидравлических способах разрушения (см. гидравлическое разрушение горных пород) и его комбинациях с другими способами. Акустические способы вторичного дробления основаны на разрушении пород колебаниями различной частоты, включая ультразвуковую область частотного спектра. Применение их эффективно главным образом в сочетании с механическими способами вторичного дробления. Процессы вторичного дробления, основанные на химических способах разрушения, отличаются малой производительностью; область их применения ограничена. Наметилась тенденция развития комбинированных способов (термомеханических, акустических, механических).

Источник

Дробление негабарита

Выход негабаритных кусков на современных рудных карьерах обычно не превышает 2—3% общего объема взорванной горной массы. Дробят их главным образом взрывным, а также механическим и электрофизическим способами.

При взрывном способе дробления применяют наружные (на­кладные) или шпуровые заряды. В первом случае ВВ размещают слоем толщиной 3—5 см на поверхности негабаритного куска и сверху прикрывают слоем инертного материала (глиной, — песком и т. п.) толщиной не менее толщины заряда. Во втором случае ВВ размещают в шпурах, глубина которых обычно не превышает поло­вины толщины негабаритного куска.

При дроблении негабаритных кусков наружными зарядами не требуется буровых работ, но при этом значительно увеличивается расход ВВ. Поэтому применяют его в хрупких легкодробимых поро­дах при небольшом объеме негабаритных кусков. При разработке крепких горных пород, характерных для рудных месторождений, более экономичным является шпуровой способ дробления не­габарита.

Радиус разлета кусков по­роды при дроблении наруж­ ными зарядами составляет не менее 300 м, а при шпуровых
зарядах сокращается до200м. Расход ВВ на 1 м 8 негабарита при наружных зарядах в за­ висимости от его размеров и физико-механических свойств пород изменяется от 1 до 2 кг, при щпуровом способе от 0,1 до 0,3 кг/м 3 .

Уменьшение опасности работ и снижение расхода ВВ дости­гается применением гидровзрывного способа дробления негабарита, при котором взрывают небольшие заряды ВВ в шпурах, заполненных водой. Вследствие малых потерь давления в воде ударная волна сохраняет высокую энергию на сравнительно больших расстояниях от заряда ВВ.

В последние годы взрывной способ дробления негабарита начи­нает заменяться механическими и электрофизическими способами дробления: падающим грузом, пневматическими бутобоями, электри­ческими установками.

Электротермические способы дробления негабарита основаны На создании разрушающих напряжений в куске горной породы при нагреве отдельных участков его с помощью электрического тока. Одним из таких способов является разрушение породы токами вы­сокой частоты, сущность которого заключается в следующем. К кус­ку горной породы 1 через два точечных контакта 2 подводится на­пряжение от высокочастотного генератора 3 (рис. 112). Порода в зоне контакта нагревается, сопротивление ее снижается и обра­зуется канал теплового пробоя. В породе, окружающей канал, возникают механические напряжения, приводящие к ее разрушению.

Дробление негабарита электротермическим способом успешно применяют в настоящее время на ряде , железорудных карьеров Украины и Урала.

Источник