Обогащение полезных ископаемых дробление и измельчение
ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕСЫ
ЛЕКЦИЯ № 4
Промывка полезных ископаемых
Промывка используется при обогащении россыпных месторождений редких и благородных металлов, руд чёрных металлов, фосфоритов, каолинов, стройматериалов (песка, щебня), флюсов. Промывка полезных ископаемых является обогатительной операцией. Она применяется либо для предварительного, либо окончательного обогащения.
Ценный компонент может быть или сцементирован, или загрязнён глиной (песчано-глинистой породой). Основное свойство глин – размокаемость. В отличие от глин остальные компоненты не поглощают воду и не разбухают.
Разрушение глинистых пород (дезинтеграция) происходит за счёт механического воздействия рабочих органов аппаратов и воды. При этом тонкие частицы переходят в воду, она растворяет клеящие плёнки гелей, цементирующие частицы минералов. Таким образом, основное свойство, определяющее эффективность процесса дезинтеграции, является прочность компонентов при разрушении в водной среде.
В зависимости от крупности прочного компонента для отделения его от глины используют либо грохочение, либо классификацию.
Процесс, объединяющий операции дезинтеграции, грохочения или классификации называется промывкой.
Большинство рассмотренных методов сортировки применимы для крупнозернистых или кусковых минералов. Извлечение тонкозернистых частиц минералов более сложная задача, решение которой связано с подготовительными процессами обогащения.
Горные породы состоят из прочно сросшихся друг с другом зерен минералов различных размеров, которые называются сростками.Они вкраплены в пустую породу, и прежде, чем начать их сортировку, необходимо раздробить руду, чтобы разъединить минералы – получить свободные зерна. Эта операция называется раскрытием минералов.
Ручное дробление с целью раскрытия минералов применялось в Древнем Египте еще во II в. до н.э. Механизированное дробление показано на рис.1.2 (XVI в).
На современных обогатительных фабриках ежедневно измельчается десятки тысяч тонн горных пород. Эта операция выполняется специальными машинами – дробилками и мельницами.
Дробление– процесс разрушения кусков руды, угля и других твердых материалов с целью получения требуемой крупности (более 5 мм) и требуемой степени раскрытия минералов.
Для процессов дробления наиболее важными характеристиками являются прочность (крепость) и дробимость кусков.
Дробление может осуществляться следующими методами:
а) – раздавливания;
б) – раскалывания;
в) – излома;
г) – срезывания;
д) – истирания;
е) – удара.
Раздавливание применяется, как правило, при крупном и среднем дроблении горных пород и углей; раскалывание или удар – преимущественно для хрупких и вязких пород (углей, известняков, асбестовых руд и т.п.). В современной практике дробления основным разрушающим воздействием является раздавливание.
Дробилка – машина для дробления минерального сырья и других твердых материалов.
Для подготовки руд к переработке создаются дробилки различных конструкций: валковые (1806); роторные (1842); щековые (1858); стержневые (1859); конусные (1877); молотковые (1895).
Среди современных дробилок выделяют машины крупного (100 – 350 мм); среднего (40 – 100 мм) и мелкого (5 – 40 мм) дробления.
По конструктивному исполнению рабочего органа различают:
1. Щековые дробилки – дробление с помощью двух прямоугольных плит-щек, одна или обе из которых совершают колебательное движение.
2. Конусные дробилки – дробление внутри пространства, образованного внутренней поверхностью неподвижного конуса и внешней поверхностью подвижного, совершающего круговое (гирационное) движение.
3. Валковые дробилки – дробление между цилиндрическими валками.
4. Дробилки ударного действия – роторные и молотковые – дробление битами или молотками, закрепленными на корпусе быстро вращающегося ротора.
5. Стержневые дробилки (дезинтеграторы) – дробление стержнями внутри пространства, образованного поверхностью подвижных дисков, совершающих круговое движение.
Камеры дробления дробилок сужаются от приемного отверстия к выходной щели. Ширина приемного отверстия превышает размер наибольшего куска исходного материала в 1,2 – 1,5 раза. Материал в дробилке непрерывно перемещается в камере дробления, мелкие фракции поступают в более узкую её часть и вновь дробятся, а частицы, достигшие требуемой технологической крупности, выгружаются из камеры через выходное отверстие с регулируемым размером.
Щековые и конусные дробилки применяются для дробления прочных и средней прочности абразивных материалов; валковые – для материалов средней прочности; ударные – для мягких и средней прочности неабразивных материалов.
Раздавливание, раскалывание, излом – проводят в щековых и конусных дробилках; удар, истирание – в роторных; раскалывание, раздавливание – в стержневых дробилках-дезинтеграторах.
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 < 100 кг/см2;
- полезные ископаемые средней твердости (песчаники, известняки) – 100…500 кг/см2;
- твердые полезные ископаемые (гранит, мрамор) – 500…1000 кг/см2;
- очень твердые полезные ископаемые (руды цветных и редких металлов) > 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
Приглашаем к сотрудничеству
+7(812) 987 9110 +7(812) 322 8737 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Завод «Машпромобъединение»
Дробление и измельчение применяют для доведения минерального сырья (и других материалов) до необходимой крупности, требуемого гранулометрического состава или заданной степени раскрытия минералов.
Между дроблением и измельчением нет принципиальных различий. Условно считают, что при дроблении получают продукт с максимальным размером зерен более 5 мм, а при измельчении — менее 5 мм.
Дробление — процесс разрушения кускового минерального сырья под действием внешних механических сил путем раздавливания, раскалывания, удара или их сочетания, его осуществляют в специальных машинах, называемых дробилками.
Измельчение — процесс уменьшения размеров кусков минерального сырья в результате ударного и истирающего воздействия внешних механических сил для раскрытия сростков минералов, его осуществляют в специальных машинах, называемых мельницами.
Дробление и измельчение являются подготовительными операциями обогащения и предназначены для разъединения, называемого раскрытием, рудных зерен различных минералов, содержащихся в полезном ископаемом в виде тесно переплетенных сростков. Чем полнее раскрываются, освобождаются один от другого минералы при дроблении и измельчении, тем успешнее идет последующее обогащение полезного ископаемого.
Оценку результатов дробления и измельчения выполняют по степени дробления, измельчения и эффективности работы дробилок и мельниц.
Степень дробления или измельчения і — отношение диаметра максимального куска исходного материала Dmax к диаметру максимального куска продукта дробления или измельчения dmax
i = Dmax/dmax. (12.1)
На обогатительных фабриках дробление и измельчение руд обычно производят последовательно в несколько приемов (стадий), так как получить необходимую степень дробления для полного раскрытия рудного минерала в одной дробильной машине не представляется возможным.
Стадии дробления и измельчения различают в зависимости от номинальной крупности исходного материала и конечного продукта (табл. 12.1).
Конечная крупность дробленого и измельченного материала, направляемого на обогащение, определяется размером вкрапленности полезных минералов, представляющей собой крупность зерен и агрегатов в массиве.
Эффективность работы Э, т/(кВт•ч), дробилок и мельниц характеризуется отношением массы дробленого и измельченного продукта М, т, к израсходованной энергии Q, кВт•ч:
Э=М/Q. (12.2)
Величина обратная Э называется удельным расходом энергии, кВт•ч/т:
Еуд = Q/М. (12.3)
Энергия, расходуемая на дробление и измельчение, поглощается упругими и пластическими деформациями, преобразуется в поверхностную энергию вновь образуемых поверхностей измельченных зерен и рассеивается в окружающей среде в виде тепловых, звуковых и других потерь.
Известно несколько закономерностей дробления, характеризующих зависимость работы, которую затрачивают на дробление и измельчение, от результатов дробления и измельчения, т. е. от крупности конечного продукта:
Все предложенные законы дробления практически описывают различные участки графика изменения удельного расхода энергии на дробление и измельчение Е = f(S), где S — площадь вновь образованной поверхности.