Дробление в процессе переработки полезных ископаемых и немного о дробилках.
Завод нестандартного оборудования «Машинопромышленное объединение» проектирует и изготавливает оборудование для Обогатительных фабрик и ГОК’ов. Один из важнейших процессов в технологии, используемой при обогащении полезных ископаемых это дробление, а важное оборудованием участвующее в этом процессе — дробильное оборудование или дробилки. В этом материале речь пойдет об общих принципах.
Дробилка это специальное оборудование, предназначенное для измельчение минерального сырья и различных твёрдых материалов.
Процессы дробления и измельчения.
Дробление — процесс разрушения крупных твердых элементов, например кусков руды или угля с целью уменьшения их размеров до заданных, обеспечения определенного гранулометрического состава фракций. Так же в результате дробления происходит раскрытие зерен минерала до заданной степени.
Дробление крупнокускового материала на более мелкий происходит под действии внешних сил. Для того чтобы произошло разрушение исходный материал в процессе дробления сжимают, растягивают, изгибают или обеспечивают сдвиг одной части относительно другой. В результате такого воздействия происходит разрушение исходного материала в слабых местах структуры имеющих дефекты.
Разрушение произойдет после того, как будет достигнут и превышен предел прочности материала от напряжений, возникающих при упругих деформациях. Как известно предел прочности это такое значение напряжения, при превышении которого материал разрушается практически мгновенно.
В зависимости от предела прочности при сжатии или раздавливании полезные ископаемые подразделяют на четыре группы:
- мягкие полезные ископаемые (уголь, сланец), у которых разрушающее напряжение на сжатие 1000 кг/см2.
Дробление — это наука.
В первую очередь она пытается дать ответ на вопрос о количестве работы, требуемой для получения результата. Теория дробления позволяет описать процессы дробления, происходящие в дробилках различных типов и рассчитать для производителей их основные параметры — мощность двигателя, производительность, наибольшие усилия дробления. Наиболее важные для дробления характеристики материала — его прочность и дробимость, т.е. способность делиться при ударе на части различных размеров и форм.
В общем, как с точки зрения конечного результата, так и процессов происходящих во время дробления современные дробилки подразделяются на машины крупного дробления (размер на выходе 100-350 мм), среднего дробления (размер 40-100 мм) и мелкого дробления (5-40 мм). Если в требуется получить фракцию конечного продукта менее 5 мм, то эти процессы относятся к истиранию.
При этом при крупном дроблении, когда приращение поверхности достаточно мало работу необходимую для дробления определяют по гипотезе Кирпичёва, согласно которой работа требуемая для деформации куска пропорциональна изменению его первоначального объёма.
При среднем дроблении в основу расчетов кладется гипотеза Бонда утверждающая, что требуемая работа дробления пропорциональна среднегеометрическому приращению объёма и площади поверхности матеиала.
При мелком дроблении (измельчении, истирании) отлично работает гипотеза Риттингера о пропорциональности необходимой затрачиваемой работы для дробления увеличению площади поверхности материала. 
Различные способы дробления и измельчения отличаются видом основной необратимой деформации, вызывающей разрушение материала. В соответствии с этим способы разрушения делятся на:
- Раздавливание – деформация материала наступает после достижения предела прочности на сжатие. Раздавливание применяется, как правило, при крупном и среднем дроблении твёрдых горных пород и углей;
- Раскалывание – деформация материала наступает после достижения предела прочности на растяжение. Раскалывание преимущественно применяется для хрупких и вязких пород (углей, известняков, асбестовых руд и т.п.).
- Излом — деформация материала наступает после достижения предела прочности на изгиб.
- Срез и Истирание — деформация материала наступает после достижения предела прочности на сдвиг.
- Удар – воздействие динамических нагрузок на материал, деформация материала наступает после достижения предела прочности на сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг.
Предел прочности материала на растяжение значительно ниже чем на сжатие, но в современной практике дробления основным разрушающим воздействием остается раздавливание. Это связано с конструктивным особенностями, определяемыми уровнем развития технологий.
Классификация процессов дробления.
По виду реализации дробления его методы делят на:
- Ручное дробление. Это трудоемкая и дорогая операция, применяется лишь в особых случаях, например при обнаружении отдельных крупных кусков породы, размер которых превышает загрузочное отверстие дробилки.
- Механическое дробление. Наиболее распространённый вид дробления, при котором к материалу прилагаются усилия от движущегося дробящего тела.
- Пневматическое, или взрывное дробление. При этом происходит разрушение материалов, за счёт энергии взрыва.
- Электрогидравлическое дробление, при котором материал погружается в воду и его разрушение производится ударной волной, от мощного электрического разряда.
- Электроимпульсное дробление специальным электрическим пробоем материала.
- Электротермическое дробление нагревом материала электрическим током и последующим тепловым или электрическим пробоем.
По способу воздействия на материал процессы дробления подразделяются на:
- Статические способы механического дробления — раздавливание, раскалывание, излом, происходящие в щёковых, конусных и валковых дробилках.
- Динамические способы дробления — удар и истирание, происходящие в роторных дробилках; раскалывание, раздавливание в стержневых дробилках — дезинтеграторах.
По крупности конечного продукта дробление делятся на:
- Крупное дробление (100-350 мм),
- Среднее дробление (40-100 мм),
- Мелкое дробление (5-40 мм),
- Измельчение, истирание (менее 5 мм).
По технологическому назначению процессы дробления подразделяются:
- Подготовительное дробление для подготовки материала к обогащению или дальнейшей переработке.
- Окончательное дробление, в результате которого получаются товарные продукты дробления, например, при выпуске сортовых углей.
- Избирательное дробление, при котором один из компонентов материала, с меньшей прочностью, под действием одинаковой нагрузки разрушается раньше и сильнее другого, более прочного.
Процессы дробления могут быть в открытом или замкнутом цикле. Процесс дробления как правило идет в сочетании с предварительным грохочением, когда весь исходный материал сначала поступает на грохот, а в дробилку направляются лишь крупные куски, а остальное идет далее, не требуя дробления.
При открытом цикле дробления продукт подается в дробилку только один раз, при замкнутом цикле дробления — материал из дробилки поступает на грохот, где происходит его сортировка и крупные куски возвращаются на следующий цикл дробления, а мелкие — на дальнейшую обработку. При замкнутом цикле дробления достигается лучший результат, так как получаемый гранулометрический состав однороден, так же уменьшается расход энергии и износ частей дробилки.
В зависимости от требуемого размера готового продукта, применяют последовательно несколько этапов дробления, например при дроблении руд цветных металлов, дробление происходит 2 — 4 раза, руд чёрных металлов и угля 2 или 3 раза.
Дробилки и их конструкция.
Основная классификация дробилок производится по особенностям конструктивного исполнения рабочего органа.
- Щёковые дробилки, в которых дробление материала происходит при помощи двух прямоугольных плит (шёк). Одна из щёк или обе одновременно совершают колебательные движения.
- Конусные дробилки, в которых материал для дробления проходит между двумя конусами внутренней поверхностью неподвижного и внешней поверхностью подвижного.
- Валковые дробилки, в которых материал для дробления поступает между парой цилиндрических валков или подвижным валком и плитой.
- Дробилки ударного действия, такие как роторные дробилки, молотковые дробилки. Дробление в них происходит специальными битами (молотками), закреплёнными на корпусе быстро вращающегося ротора).
- Существуют так же комбинированные дробилок оборудованные рабочими органами двух видов в одном корпусе.
Каждый вид дробильного оборудования в свою очередь можно разделить на подвиды по конструктивному исполнению и особенностям устройства рабочего органа. Щёковые дробилки могут быть оборудованы простым или сложным движением щеки. Конусные дробилки оборудуются консольными или подвесными валами. Валковые дробилки могут быть одновалковые, двухвалковые, трёхвалковые и четырёхвалковые. Роторные — одно- и двухроторные.
Основа конструкции дробилки любого типа — наличие камеры дробления, которая образована главным рабочим органом, передающим энергию на дробление материала и вспомогательным, сужающимся от приёмного отверстия к выходному. Ширина приёмного отверстия дробилки должна превышать допустимый размер наибольшего куска исходного материала.
В процессе дробления материал в камере дробления непрерывно перемещается, постепенно измельчаясь и поступая в более узкую её часть. Частицы, достигшие заданного размера, выгружаются из зоны дробления через выходное отверстие.
Выбор типа дробилки зависит от типа материала и поставленных задач.
- Щёковые и конусные дробилки применяются для дробления абразивных материалов прочных и средней прочности.
- Валковые дробилки хорошо себя зарекомендовали при обработке материалов средней прочности.
- Ударные дробилки хороши для малоабразивных материалов, мягких и средней прочности.
Путь совершенствование дробилок направлен в сторону увеличения мощности, срока службы, снижения уровня шума и запылённости. Это достигается применением в их конструкции гидравлических систем защиты от поломок и регулирования размеров дробления. На современные дробилки устанавливаются системы автоматического контроля и управления режимами работы дробилок. На смену классическим механическим дробилкам постоянно разрабатываются дробилки с электрическим, термическим, взрывным и другими способами дробления.
Завод нестандартного оборудования «Машинопромышленное объединение», имея высококвалифицированные кадры и огромный опыт всегда готов прийти на помощь на любом этапе эксплуатации и обслуживания дробильного оборудования различных конструкций. Более подробно о дробилках определенных конструкции будет написано в следующих наших статьях. О некоторых дробилках, которые мы производим читайте в разделе нашего сайта ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДРОБИЛОК
Источник
Дробилки и дробление
Дробление это процесс механического разрушения твердого сырья (более широкий термин дезинтеграция).
Дроблению подвергают твердые полезные ископаемые, строительные материалы, химическое сырье, абразивные материалы, твердое вторичное сырье, некоторые виды растительного сырья. Среди всех видов сырья, которое подвергается дроблению, доминируют руды черных и цветных металлов и нерудные полезные ископаемые (уголь, граниты, известняки). По приближенной оценке, ежегодно в мире подвергают дроблению 2,5 — 3 млрд. тонн твердого сырья.
Очевидно, что дробить твердое сырье необходимо для получения из него кусков меньшей крупности по сравнению с исходным материалом, поскольку изначально этот материал, например добытая в карьере руда, может быть весьма крупным – с кусками размером до 1-1,5 м.
Операции дробления, как правило, применяют в связке с процессами классификации по крупности (грохочением) твердого сырья.
Операции дробления, как и другие методы дезинтеграции, применяют в основном для решения следующих задач:
- Для последовательного уменьшения крупности полезных ископаемых до размеров 3-15 мм перед операциями тонкого измельчения и обогащения полезных ископаемых.
- Для получения сырья той крупности, которая необходима непосредственным потребителям, например, при производстве строительного щебня, абразивных материалов, а также при подготовке твердых видов топлива и компонентов металлургической шихты.
- Для подготовки твердых промышленных и бытовых отходов к операциям их глубокой переработки на вторичные продукты.
- Процесс дробления осуществляют с применением специальных машин – дробилок. Материал разрушается в дробилках в результате приложения сил сжатия, сдвига, удара или их комбинации.
Щековые дробилки
Одни из самых старых типов дробилок, применяемых до сих пор – дробилки щековые (ДЩ). Дробление в них осуществляется преимущественно за счет сил сжатия. Конструкция ДЩ; характеризуется простотой и надежностью в эксплуатации. Дробильный узел ЩД состоит из неподвижной и подвижной плит (щек). Последняя осуществляет возвратно-поступательные движения (качания) в сужающемся книзу пространстве. Несколько более сложные модификации щековых дробилок – дробилки со сложным движением щеки (ЩДС) сочетают возвратно-поступательные и эллиптические колебания щеки, что облегчает транспортировку материала вниз по дробящей камере и, кроме того, обеспечивает приложение к дробимому материалу комбинаций усилий сжатия и сдвига, улучшая энергоэффективность процесса дробления.
Конусные дробилки
Другой распространенный тип дробилок – конусные дробилки (КД). Дробление в КД осуществляется за счет приложения сил сжатия и частично сдвига, формируемых в дробящей камере конусной формы, внутри которой совершает «обкатывание» пространства дробящий конус, подвешенный в своей верхней точке, и приводимый в движение посредством эксцентрикового механизма, расположенного под нижней кромкой дробящего конуса.
В горно-перерабатывающей промышленности свыше 90% всех применяемых дробилок – это щековые и конусные дробилки. Принципиальной особенностью дробления в ДЩ и КД – это их ограниченные возможности по степени сокращения крупности дробимого материала. Обычно степень сокращения в них не превышает 4-5. Поэтому в традиционных схемах рудоподготовки используют три, а иногда четыре последовательные стадии дробления.
Сравнительно новыми энергоэффективными принципами дробления полезных ископаемых, реализующими принципы разрушения материала; за счет усилий сдвига и частично сжатия, являются дезинтеграция в конусных вибрационных (инерционных) дробилках типа КИД и в пресс-валковых дробилках высокого давления. В таких дробилках можно добиться степени сокращении крупности материала в 5-10 раз. Таким образом, иногда удается заменить две стадии дробления или стадию дробления и измельчения на одну технологическую операцию, или существенно понизить среднюю крупность мелкодробленого материала.
Молотковые дробилки
Для дробления менее прочного материала, чем массивное рудное сырье, или для дробления неоднородного материала применяют роторные дробилки. Самым распространенный тип быстроходных роторных дробилок это молотковые дробилки (МД), у которых дробящими элементами являются свободно подвешенные на горизонтальном валу пластинчатые била (молотки), изготовленные из ударно-прочных сортов стали. МД применяют для дробления сравнительно мягких горных пород – гипса, известняка, или для дробления различных типов твердых бытовых отходов. Тихоходные роторные дробилки представлены преимущественно зубчатыми машинами, используемыми для разрушения, например, фрагментов отходов железобетона или старых автомобильных покрышек.
Дробление твердого сырья, в частности полезных ископаемых, это весьма энергозатратный процесс. Кроме того, дробилки в ходе эксплуатации нуждаются в систематической замене изношенных металлических футеровок и дробящих элементов.
Источник
