Основные понятия и назначение процессов дробления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные понятия и назначение процессов дробления

Дроблением, измельчением называют процесс разрушения твердых тел под действием внешних сил, направленных на преодоление сил внутреннего сцепления частиц.

Дробление и измельчение - процессы дробления, измельчения и грохочения издавна широко применяются в производственной деятельности человека. Подсчитано, что в настоящее время одна двадцатая часть электроэнергии, производимой в мире, расходуется на дробление и измельчение твердых материалов. Дробления и измельчения заключается в том, чтобы раскрыть минералы при максимально возможной крупности, при минимальном переизмельчении, т.е. осуществить принцип «не дробить ничего лишнего». Экономическое значение операций определяется тем, что на обогатительных фабриках на дробление и измельчение падает 50-70% общих капитальных затрат и такая же доля общих эксплуатационных расходов. При операциях дробления и измельчения расходуется много энергии и стали. Удельный расход энергии по фабрикам колеблется в пределах 7-20 кВтЧч/т руды, расход стали - от 1 до 3 кг/т руды.

Дроблением называют процесс уменьшения кусков сырья под действием внешних механических сил. При этом продукт получается преимущественно крупностью более 5 мм. Степень дробления (измельчения) представляет собой отношение диаметра кусков исходного материала (D) к диаметру кусков продукта дробления (измельчения) (d):i= D/d

Дробление и измельчение руды обычно ведут в несколько стадий с использованием дробилок и мельниц различных типов. Степень дробления, достигаемая в каждой отдельной стадии, называется частной, во всех стадиях - общей. Общая степень дробления определяется: i=i₁i₂i₃

Характеристика стадий дробления и измельчения приведена в таблице:

Приведенные предельные значения кусков исходного и дробленого материала для каждой стадии, так же как и число стадий, являются условными. Например, тонкое измельчение в свою очередь может производиться в две или несколько стадий.

При дроблении и измельчении куски полезного ископаемого разделяются на части меньшего размера. В зависимости от того, каким образом преодолеваются силы сцепления между частицами полезного ископаемого, различают способы дробления, наглядно показанные на рис.1.

Рис.1. Способы дробления: а-раздавливание; б-раскалывание; в-удар; г-сжатие

В машинах, применяемых для этой цели, разрушение полезного ископаемого обычно производится одновременно несколькими способами.

Выбор дробления зависит от физических свойств полезного ископаемого и крупности материала. Для твердых материалов наиболее рационально дробление ударом или раздавливанием, для вязких -- раздавливанием или ударом в соединении с истиранием. Хрупкие материалы дробят способом раскалывания. Что касается влияния размера исходных кусков, то для крупного дробления чаше всего применяют раздавливание и раскалывание, тонкое же измельчение осуществляется главным образом ударом и истиранием. Наиболее простым и дешевым способом дробления является раздавливание, а наиболее дорогим -- истирание, так как оно связано с большим расходом энергии и материалов.

В зависимости от свойств полезного ископаемого и способа его дальнейшей переработки дробление и измельчение производят сухим или мокрым способом.

По технологическому назначению все машины, применяемые для разрушения минерального сырья и других материалов, разделяются на две основные группы: дробилки и мельницы. Они могут работать в открытом цикле, при котором материал проходит через дробилку или мельницу один раз или в замкнутом цикле с грохотом или классификатором, надрешетный (крупный) продукт которого непрерывно возвращается в дробилку или мельницу на додробливание (доизмельчение).

Общая классификация дробильно-измельчительного оборудования основана на принципе их действия, т. е. на способе разрушения, который определяется видом энергии, непосредственно используемой для разрушения материала. Энергия разрушения может быть результатом механической работы дробящих органов (в дробилках и мельницах), энергии сжатого воздуха, газа, пара или воды (при взрывном дроблении и измельчении).

В зависимости от вида рабочего (дробящего) органа и конструктивных особенностей дробилки подразделяют на щековые, конусные, валковые, роторные и др.

Конусные дробилки предназначаются для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления. Дробилка ККД (рис. 2.) состоит из станины с размещенным на ней неподвижным конусом. Внутри неподвижного конуса располагается вал, на котором жесткозакреплен дробящий конус . Верхний конец вала шарнирно подвешен на траверсе , а нижний -- свободно вставлен в эксцентриковый стакан .Ось О'-О' вала незначительно наклонена к оси симметрии О-О корпуса дробилки (следовательно, и к оси эксцентрикового стакана).Таким образом, обеспечивается определенное значение эксцентриситета .

Эксцентриковый стакан посредством конических шестерен вращается в центральном вертикальном подшипнике корпуса дробилки. При вращении эксцентрикового стакана вокруг своей оси О-О ось вала описывает коническую поверхность, вследствие чего подвижный дробящий корпус совершает внутри неподвижного конуса круговые движения, приближаясь или удаляясь на каждые пол-оборота к той или иной (расположенной напротив) стороне неподвижного конуса. Дробление материала, загружаемого в верхнюю часть дробилки, таким образом, происходит в кольцевом рабочем пространстве между неподвижным и подвижным конусами, путем раздавливания и истирания.

Дробилки КСД и КМД в принципе мало отличаются от дробилок типа ККД. В случае машин для крупного дробления пологий неподвижный конус расширяется кверху, а крутой подвижный конус - книзу, что обеспечивает захват крупных кусков материала. У машин для среднего и мелкого дробления оба конуса расширяются книзу, причем подвижный конус является более пологим. Такая форма конусов создает расширенную щель для выхода измельченного материала, способствуя увеличению производительности машин.

Конусные дробилки для среднего КСД и мелкого КМД дробления имеют сходные конструкции. Они отличаются лишь размерами приемных отверстий, выпускных щелей и профилем дробящей зоны. От дробилок крупного дробления их отличают характер расположения неподвижного конуса (чаши), который повернут большим основанием вниз, и более пологая форма подвижного конуса.

Рис. 2. Схема конусной дробилки для среднего и мелкого дробления: 1 - литой корпус; 2 - пружины; 3 - опорное кольцо; 4 - скрепляющие болты; 5 - коническая чаша; 6 - загрузочная коробка; 7 - дробящий конус; 8 -распределительная тарель; 9 - центральный вал; 10 - рабочий вал; 11 - эксцентриковый стакан; 12, 13 - конические шестерни; 14 - приводной вал; 15 - цилиндрическая втулка

На рис. 3. показана конусная дробилка для крупного дробления (начальный размер кусков 350 - 1500 мм, конечный размер 60 - 220 мм, производительность 60-300 т/ч) с вертикальным сбросом измельченного материала через шахту, расположенную в фундаменте под машиной. Поверхности обоих конусов защищены двумя рядами сменных броневых плит из марганцовистой стали. Верхний конец вала внутреннего конуса подвешен к траверсе, а нижний конец входит в эксцентриковый стакан приводного устройства. Таким образом, амплитуда качания нижних точек внутреннего конуса больше, чем верхних, что обеспечивает разрушение поступающего материала (амплитуда минимальна в зоне разрушения крупных кусков).

На рис. показана конусная дробилка для среднего дробления (исходный размер кусков 75-350 мм, конечный размер 15-60 мм, производительность 50-750 т/ч). Здесь оба конуса расположены большими основаниями вниз, но внутренний конус более пологий, поэтому зона измельчения постепенно суживается книзу. Внутренний конус сидит на консольном валу, нижний конец которого входит эксцентрично в эксцентриковый стакан под некоторым углом. При вращении стакана внутренний конус совершает вращательное и качательное движения, приближаясь к поверхности неподвижного конуса в одном месте и удаляясь от нее в другом. Поверхности обоих конусов защищены съемными броневыми плитами из марганцовистой стали. Неподвижный конус крепится к установочному кольцу при помощи пружин, что исключает поломку машины при случайном попадании недробящихся материалов в зону измельчения (пружины в этом случае сжимаются, неподвижный конус поднимается и случайно попавший кусок проваливается). Крупность дробленого материала можно регулировать подъемом и опусканием неподвижного конуса, соответственно увеличивая и уменьшая ширину выходной щели.

дробление роторный валковый измельчение

Рис. 3 - Конусная дробилка для среднего дробления: 1 - направляющий стакан; 2, 25 - конические шестерни привода; 3 - станина; 4 - натяжной болт; 5 - гайка; 6 - шайба; 7 - пружина; 8, 12 - внутренний конус и его броневая защита; 9 - домкрат; 10 -- кожух; // - приемная воронка; 13 - центральный вал; 14 - гайка; 16 - загрузочная воронка; 16 - стержни с клиновым креплением; 17 - приемная тарелка; 18 - цинковая заливка; 19 - установочное кольцо; 20, 21 - неподвижный конус и его броневая защита; 22 - сферическая опора; 23 - стакан; 24 - ведущий вал; 26, 27 - эксцентриковый стакан и его опорная пята.

На рис.4. представлена конусная дробилка для мелкого дробления (исходный размер кусков 30-75 мм, конечный 3-25 мм, производительность 6-400 т/ч), отличающаяся от предыдущей машины ф прямая, а не кривая, и расширение верхней части зоны измельчения достигается скосами части зоны. Здесь конуса прямая, а не кривая, и расширение верхней части зоны измельчения достигается скосами броневых плит.

Рис. 4- Конусная дробилка для мелкого дробления: 1 - центральный вал; 2 - эксцентриковый стакан; 3 - направляющий стакан; 4, 25- конические шестерни привода; 5 - стакан ведущего вала; 6 - ведущий вал; 7, 8 - внутренний конус и его защита; 9, 10 - внешний конус и его защита; 11 - установочное кольцо; 12 - кожух; 13, 15 - приемная и загрузочная воронки; 14 приемная тарелка; 16 - стержни с винтовым креплением; 17, 21 - гайки;18 - домкрат; 19 - пружины; 20 - шайба; 22 натяжные болты; 23 - станина; 24 - сферическая опора; 25 - подпятник

Кроме того, в нижней части зоны измельчения удлинен участок параллельности поверхностей обоих конусов, что обеспечивает большую однородность частиц измельченного материала по размеру. В остальном обе машины аналогичны.

Легко видеть, что захват куска материала в зону измельчения конусных дробилок обусловлен теми же силами, что и в щековой дробилке, поэтому и в данном случае угол захвата (между образующими конусов) должен быть меньше двойного угла трения (б< 2ц).

На открытых горных работах для крупного дробления взорванной горной массы в карьерах используют стационарные, полустационарные и передвижные дробильные установки. Они имеют одну стадию дробления и подготавливают сырье до крупности, пригодной для транспортирования его конвейерным транспортом или последующей переработки. Щековые дробилки применяют в основном для крупного и среднего дробления твердых пород. Щековые дробилки были разработаны в 1858 Блеком. Их используют на стадии первичного дробления руды с плотностью до 1,8 т/м³ на обогатительных фабриках.

Общую классификацию щековых дробилок можно представить следующим образом:

Размещено на http://www.allbest.ru/

В дробилках с простым движением щеки ЩДП (а) подвижная щека совершает простые возвратно-поступательные перемещения в горизонтальной плоскости, приближаясь и удаляясь от неподвижной щеки под воздействием эксцентриково-шатунного механизма, приводящего в движения распорные плиты. При этом материал, попавший в рабочую зону, подвергается разрушению раздавливающими усилиями щек.

В дробилках со сложным движением щеки ЩДС (б) подвижная щека подвешена непосредственно на эксцентриковом валу, а нижняя ее часть шарнирно соединяется с распорной плитой. Траектория движения точек щеки представляет собой овалообразные кривые со значительным вертикальным перемещением, что обуславливает не только раздавливающее, но и истирающее действие щеки.

В отечественной практике применяют преимущественно дробилки с простым движением щеки.

Рис. 5. Щековая дробилка ЩДП-15х21 с простым движением щеки

Корпус дробилки включает переднюю стенку (1), выполняющую роль неподвижной щеки. Подвижная щека (2) подвешена в горизонтальном валу и совершает возвратно-поступательные движения вследствие вращения вала, на которым эксцентрично посажена головка шатуна (3), совершающего такие же движения в вертикальном направлении и передающего через распорные плиты (4) усилия на щеку и упорную коробку

Последняя крепится с помощью винта и может перемещаться в вертикальном направлении, тем самым, изменяя ширину разгрузочной щели.

К нижнему концу щеки крепится тяга с буферной пружиной, что способствует отходу подвижной щеки от неподвижной при ходе шатуна вниз. На концах вала насажены два маховика для выравнивания нагрузки электродвигателя, передающего вращательный момент на вал посредством клиноременной передачи и приводного шкива.

При дроблении в щековых дробилках руда загружается в приемное отверстие между щеками. По мере уменьшения размеров куски руды опускаются вниз к выходной щели. Максимальная степень дробления, которую можно достичь в щековых дробилках составляет 8. Обычно они работают при степенях дробления от 3-4.

В целях предотвращения быстрого износа рабочее пространство дробилки, образованное подвижной и неподвижной щеками и боковыми стенками, защищено плитами из износоустойчивой стали. Подвижная и неподвижная щеки футеруются плитами, имеющими ребристую или волнистую форму. Выступы на плите неподвижной щеки располагаются против впадин на плите подвижной щеки. Это облегчает дробление кусков, так как дробящие усилия концентрируются на меньшей площади, соответствующей выступам футеровочных плит, и раздавливание частично заменяется другими видами деформации, как например, изгибом, сдвигом, для которых дробимые материалы имеют меньшие пределы прочности. Боковые стенки станниты футеруются гладкими плитами, так как не испытывают разрушающего усилия. Распорные плиты изготавливают из относительно хрупкого материала (например, серого чугуна), так как они предохраняют дробилку от поломок при попадании каких-либо сверхтвердых частей (куски металла и т.д.). В момент попадания в дробилку не дробимых предметов происходит раскол одной распорной плиты (чаще задней), ширина разгрузочной щели резко увеличивается и предмет проваливается вниз.

Одним из основных технологических факторов, определяющих эффективность работы щековой дробилки, является угол захвата б, представляющий собой угол, образованный подвижной и неподвижной щеками дробилки и обеспечивающий захват куска без выталкивания его вверх из приемного отверстия.

Для правильной работы щековой дробилки угол захвата б должен быть меньше двойного угла трения ц. При значении коэффициента трения скольжения между рудой и рабочей поверхностью щеки f=0,1-0,3 угол б должен быть 15-24^о.

Различают дробилки с простым и сложным движением щеки. В дробилках с простым движением щеки, подвижная щека подвешена на оси и получает движение от эксцентрикового вала , на эксцентрике которого свободно висит вертикальный шатун . В нижнюю часть шатуна с обеих сторон через вкладыши упираются распорные плиты , закрепленные противоположными концами -- одна в подвижную щеку, вторая в гнездо упора задней стенки станины. Для изменения ширины разгрузочной щели дробилки упор передвигают и закрепляют винтом (механизм изменения ширины выпускной щели). К подвижной щеке прикреплена штанга с пружиной 6, оттягивающей щеку при обратном ходе. При вращении эксцентрикового вала подвижная щека получает маятниковые качания, приближаясь и отдаляясь от неподвижной щеки.

В дробилках со сложным движением щеки подвижная щека подвешена непосредственно на эксцентриковом приводном валу, а нижняя ее часть шарнирно соединяется с распорной плитой. Траектории движения точек подвижной щеки представляют собой овалообразные кривые, со значительным вертикальным перемещением, что обусловливает не только раздавливающее, но также истирающее действие щеки.

Наиболее широкое распространение получили щековые дробилки с простым движением щеки. Их размеры определяются шириной и длиной приемного отверстия, а также минимальной и максимальной шириной разгрузочного отверстия. Для дробления прочных , абразивных полезных ископаемых применяют конусные и щековые дробилки, а для хрупких малоабразивных- молощековые дробилки

Рабочими элементами щековых дробилок являются неподвижная и подвижная щеки, образующие свободную полость (пасть), сечение которой уменьшается сверху вниз. Материал, загружаемый сверху, при сближении подвижной щеки (ход справа налево) измельчается, а при ее отдалении (ход слева направо) он уходит через нижнее сечение пасти (щель). Измельчение происходит раскалыванием и разламыванием, так как рабочие поверхности обеих щек имеют зубчатую форму.

Подвижная щека, совершающая качательное движение, обычно подвешена на оси за верхний ее конец, поэтому ширина нижней (выгрузочной) щели при работе дробилки изменяется, обусловливая различие размеров кусков измельченного материала. Для устранения этого недостатка созданы машины с нижней подвеской качающейся щеки и, следовательно, с постоянным нижним сечением пасти. Обеспечивая большую однородность измельченного материала, эти машины не получили, однако, широкого применения из-за образования застойных зон в нижней щели и соответственного падения производительности.

Размещено на Allbest.ru