Файл: Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу.doc

Технологическими показателями процесса дробления являются степень и эффективность дробления. Степенью дробления называется степень уменьшения размера кусков материала в результате дробления: i = D/d, где D и d – максимальный размер куска материала до и после дробления соответственно. Если работает несколько дробилок і_общ = і₁, і₂, і₃…і_n.

Степень измельчения за один прием:

Крупных кусков и кусков большой твердости – 2-5

Средних кусков – 5-10

Мелких кусков – 10-50

Самых мелких – 50 и более.

Эффективность дробления определяется массой дробленого материала, получаемой при расходовании единицы электроэнергии. Она определяется главным образом прочностью дробимого материала (табл. 4.1). Дробление и особенно измельчение являются очень энергоемкими и поэтому дорогими операциями. Стоимость дробления и измельчения в себестоимости железорудного концентрата составляет около 40 %, а стоимость оборудования для дробления и измельчения доходит до 60 % всех капитальных вложений в строительство обогатительных фабрик.

Таблица 4.1 – Значения коэффициента дробимости для различных полезных ископаемых и горных пород

Степень прочности	Наименование пород	Временное сопротивление сжатию, кг/см2	Модуль упругости Е, кг/см3	Коэффициент дробимости
Очень слабые	Глина плотная, сланец, камен.уголь мягкий, мел.	Меньше 100	(1,0-7,0)103	1,2-1,3
Слабые	Каменный уголь, антрацит, туф, известняк, выветренный, глинистый фланец крепкий, марганцевая руда.	100-500	(1,0-9,0)104	1,15-1,25
Средней прочности	Песчаник, известняк, мрамор, кварц, гранит, медная руда.	500-1500	(1,0-6,1)105	1,0
Прочные	Кварцит прочный, порфир кварцевый, очень прочные известняки, песчаники, железная руда (полумартит), гранит	1500-2000	(5,6-6,9)105	0,8-0,9
Очень прочные	Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты (до 5000), а также другие породы высокой прочности, диабаз (2000), гранит	 2000	(6,9-9,7)105	0,65-0,75

---

Дробление может быть самостоятельным, вспомогательным и избирательным. При самостоятельном дроблении полученный продукт является конечным. Его рассевают на товарные классы и направляют потребителям.

Цель вспомогательного дробления – подготовить полезное ископаемое к обогащению. В этом случае рудные минералы освобождаются от механической связи с пустой породой.

Дробление может осуществляться в открытом и замкнутом циклах (рис. 4.1).

а ) б) в) г)

Рисунок 4.1 – Схемы циклов дробления

В зависимости от крупности дробимых материалов и получаемых продуктов процессы дробления принято классифицировать на пять групп или стадий:

1. 
   Крупное дробление, когда кусковой материал крупностью 1500-500 мм разрушается в один прием до 400-125 мм (в среднем до 300 мм).
   
2. 
   Среднее дробление: куски 400-125 мм и больше уменьшают до 25-20 мм.
   
3. 
   Мелкое дробление: куски 20-25 мм уменьшают до 5 мм.
   
4. 
   Измельчение от 5 мм до 1 мм.
   
5. 
   Тонкое измельчение, когда конечный продукт имеет крупность менее 0,05 мм.
   

Это деление имеет сугубо условный характер, могут быть и другие значения пределов дробления.

Последовательность технологических операций при многостадийном дроблении называют схемой дробления.

Крупное, среднее, мелкое дробление обычно осуществляют сухим способом. Мокрое дробление применяют при наличии в сырье глины. В небольших количествах вода подается для уменьшения пылеобразования. Мелкое и тонкое измельчение проводят в жидкой среде, этим достигается высокая производительность и проще транспортировать продукты измельчения.

По характеру разрушения сырья процессы дробления и измельчения можно разделить на два основных вида:

• 
  объемный, когда в результате сжатия, изгиба, удара и других способов приложения внешних усилий, разрушающие напряжения действуют во всем объеме куска и последний распадается по ослабленным плоскостям на части меньшего размера.
  
• 
  абразивный – когда отрыв мелких частей куска совершается с поверхности в результате соударений, трения, царапанья и т.д.
  

При разрушении работа внешних сил расходуется на преодоление внутренних (молекулярных) сил сцепления молекулярных зерен и, во-вторых, – на упругие и пластические деформации, преодоление сил трения

---

, возникающих между разрушаемым телом и дробящими частями машины.

О величине молекулярной связи можно судить по усилиям, которые необходимо применить для разделения тела на части. Мел, глина и некоторые разновидности угля обладают сопротивлением раздавливанию 1-60 кг/см², бурожелезняковые и марганцевые руды – 50- 170 кг/см³, пористые мартитовые и пиролюзито-псиломелановые марганцевые руды – 250-400кг/см²,

известняки – 100-1700 кг/см²,

магнетитовые и гематитовые руды – 500-1800 кг/см²,

кварциты – 2000-2500 кг/см²,

граниты – 1200-3500 кг/см².

В зависимости от величины разрывных усилий все руды, флюсы и другие горные породы разделяются на:

мягкие – сопротивление раздавливанию до 100 кг/см²,

средней твердости – 100-500 кг/см²,

твердые – 500-1000 кг/см²,

сверхтвердые – более 1000 кг/см².

Известны несколько способов дробления. Наиболее распространены способы по видам необратимой деформации: раздавливание, раскалывание, удар, излом, срезывание, истирание, сдвиг и др. (рис. 4.2). На основе этих способов разрабатываются конструкции и типоразмеры дробилок, то есть агрегатов, которые предназначены для дробления и измельчения материалов. Щековая дробилка применяется для крупного и реже – для среднего дробления руд, известняков и других материалов (рис. 4.3). Материал, попадая между неподвижной и подвижной щеками, разрушается раздавливанием в момент сближения щек и просыпается вниз при их расхождении. Качание подвижной щеки создается вращением эксцентрикового вала и шатуном. Степень измельчения до 4-6.

Раздавливание Раскалывание Удар Истирание




Разрыв Изгиб



Рисунок 4.2 – Способы дробления по видам необратимой деформации

Выпускаемые наиболее крупные дробилки имеют размеры загрузочного отверстия 15002000 мм, ширину разгрузочной щели 180 мм и производительность при материале средней твердости до 500 т/ч. Преимуществом щековых дробилок является надежность и низкие эксплуатационные расходы, а недостатком – низкая производительность, сильная вибрация, требующая мощного фундамента, залипание щек при влажном материале, необходимость установки специального питателя для подачи материала и др.

Рисунок 4.3 – Схема щековой дробилки

---

Конусная дробилка является основным дробильным агрегатом крупного и среднего дробления на обогатительных фабриках (рис. 4.4).

Рисунок 4.4 – Схема конусной дробилки

Она состоит из полого неподвижного конуса, в котором находится сплошной подвижный конус, закрепленный на валу. Верхний конец вала подвешен на шарнире, а нижний помещен в эксцентрик. При вращении приводного вала ось невращающегося вала описывает конусную поверхность, в результате чего расстояние между дробящими щеками конусов изменяется. В месте сближения идет дробление, а на противоположной стороне щеки расходятся, и дробимый материал просыпается вниз.

В отличие от щековой конусная дробилка не имеет холостого хода, благодаря чему ее производительность значительно выше.

Разработаны и выпускаются промышленностью конусные дробилки, разнообразные по размерам и конструкциям. На рис. 4.5 представлена схема конусной дробилки для мелкого дробления.



1 – неподвижный конус; 2 – подвижный конус; 3 – обойма рамы; 4 – болт с пружиной; 5 – привод с эксцентриком

Рисунок 4.5 – Короткоконусная дробилка

Дробилки крупного дробления имеют ширину загрузочного отверстия 500-1500 мм и производительность 160-3750 т/ч. Короткоконусные дробилки среднего и мелкого дробления имеют производительность более низкую – 40-1450 т/ч.

Конусные дробилки по сравнению с щековыми более сложные и дорогие в эксплуатации. Из-за большой их высоты необходимо сооружать высокие здания.

Производительность конусных дробилок высокая, они не требуют специальных питателей, имеют высокую степень дробления (3-12) и выдают относительно ровный по крупности продукт.

Наиболее мощная дробилка крупного дробления КДК-1500 (характеризуется диаметром загрузочного отверстия) весит 360-400 т и имеет производительность 1800-4000 т/ч.

Наряду с более высокой производительностью конусные дробилки могут работать «под завалом», т.е. с полностью загруженным рабочим пространством, в то время как в щековые дробилки во избежание их перегрузки материал должен подаваться питателями, что усложняет схему дробильной фабрики. Расчеты показывают, что на дробильных фабриках малой мощности (до 100 т/ч) целесообразно устанавливать щековые дробилки, а на горно-перерабатывающих предприятиях экономически выгодными являются конусные дробилки.

---

Для среднего и мелкого дробления применяют валковые дробилки с гладкими, рифлеными и зубчатыми валками. Два горизонтально установленных валка одинакового диаметра вращаются навстречу друг другу, захватывая и раздавливая куски материала (рис. 4.6).



1 – рама; 2 – дробящие валки; 3 – подшипники; 4 – салазки; 5 – тяга с пружиной; 6 – регулировочные прокладки

Рисунок 4.6 – Валковая дробилка

Между диаметром валка и размером загружаемых кусков существует соотношение D_в = (18 : 20) d_к. С превышением указанного размера кусков дробление прекращается, так как валки не могут увлечь куски в рабочую зону дробления.

Валковые дробилки предназначены для дробления мягких и хрупких материалов, например, коксика на аглофабриках. Так как характерной особенностью этих дробилок является малая степень дробления – всего 3-4, то в некоторых случаях ставят две пары валков, расположенных одна над другой. Это увеличивает степень дробления до 10-16. Для дробления коксика применяются именно такие четырехвалковые дробилки. Производительность их при расстоянии между валками 2,5 мм составляет около 16-30 т/ч. Основным недостатком таких дробилок является быстрый износ валков и необходимость их переточки.

Валковые дробилки не нашли широкого применения при подготовке руд в черной металлургии, так как для них характерны малая величина степени дробления 3-5 и невысокая производительность.

Молотковая дробилка (рис. 4.7) представляет собой вращающийся вал 1 с расположенными на небольшом расстоянии друг от друга дисками 2, на которых закреплены или подвешены металлические пластины-молотки 3. С верху и сбоку ротор закрыт броневыми плитами 4. При введении материала внутрь дробилки через загрузочное отверстие 5 куски подвергаются ударам молотков, отбрасываются на плиты, отскакивают от них и снова попадают под удары молотков. В результате всех этих ударных нагрузок крупные куски дробятся, и мелочь покидает дробилку через отверстия, расположенных внизу колосниковых решеток 6.



Рисунок 4.7 – Молотковая дробилка

Молотковые дробилки предназначены для мелкого дробления, широко применяются для дробления известняка на аглофабриках, угля на коксохимзаводах и для других целей. Диаметр ротора выпускаемых дробилок составляет 375-1700 мм, скорость вращения ротора 580-2800 об/мин и степень дробления 8-12. При дроблении до крупности 0-3 мм производительность доходит до 300 т/ч.

---