Самылин В.Н. Конспект лекций по дисциплине Переработка, обогащение и комплексное использование полезных ископаемых

Подождите немного. Документ загружается.

Степень дробления

Основной показатель, который характеризует качество процесса,

называется степень дробления. Он представляет собой отношение размера

максимального куска до дробления к размеру максимального куска после

дробления.

max

i 

Если дробление осуществляется в несколько стадий, то общая степень

дробления представляет собой произведение частных степеней дробления.

nобщ

iiii  ......

где

ii ...

- частные степени дробления

Стадии дробления

В зависимости от способа добычи руды и требований к крупности

дроблёного продукта различают следующие стадии дробления:

1. Крупное дробление: 1500 – 300 мм;

2. Среднее дробление: 300 – 50 мм;

3. Мелкое дробление: 50 - 10 мм.

Способы дробления

Способы дробления (рис.2.1) определяются характеристикой дробимого

материала (твёрдость, хрупкость, вязкость), а так же требованиями к

продуктам дробления. Применяются следующие способы:

1. Раздавливание;

2. Раскалывание;

3. Излом;

4. Удар;

5. Истирание.

Рисунок 2.1 – Способы дробления полезных ископаемых

Исходный материал

Дробилки и их типы

В зависимости от характеристики исходного материала (твёрдый, хрупкий,

мягкий), а так же от необходимой крупности дробления применяют

дробилки следующих типов:

1. Щековые;

2. Конусные;

3. Двухвалковые с гладкими валками;

4. Двухвалковые зубчатые;

5. Молотковые.

1 Щековые дробилки

Щековые дробилки применяются для крупного дробления твёрдых

материалов. Способ дробления – раздавливание. Схема дробилки

приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема щековой дробилки

Щековая дробилка работает следующим образом. Исходная руда

загружается в рабочее пространство между неподвижной и подвижной

щекой. В результате вращения эксцентрикового вала шатун совершает

возвратно – поступательное движение в вертикальной плоскости, при этом

меняется угол между распорными плитами. При увеличении угла подвижная

щека приближается к неподвижной. Происходит раздавливание материала.

При обратном ходе подвижная щека отходит от неподвижной. Разрушенный

материал разгружается через выпускное отверстие. Степень дробления

регулируется перемещением регулировочного клина 7. Для предохранения

дробилки от поломок распорная плита 5 изготавливается заниженного

сечения.

1- неподвижная щека;

2- подвижная щека;

3- шатун;

4- эксцентриковый вал;

5,6- распорные плиты;

7- регулировочный клин;

8- замыкающее звено;

Исх.

материал

Дробл.

Исходный материал

Промышленные модели: ЩДП, ЩДС – с простым и сложным качанием

щеки.

2 Конусные дробилки

Конусные дробилки применяются для крупного, среднего и мелкого

дробления твёрдых руд. Промышленные модели:

1. ККД – конусная дробилка крупного дробления;

2. КСД - конусная дробилка среднего дробления;

3. КМД - конусная дробилка мелкого дробления.

На рисунке 2.3 представлена дробилка крупного дробления ККД.

Рисунок 2.3 – Конусная дробилка крупного дробления ККД

В процессе работы система привода (конические шестерни 4,5,

эксцентриковый стакан 6) обеспечивает обкатывание подвижного конуса по

внутренней поверхности неподвижного, при этом происходит раздавливание

материала, находящегося в рабочем зазоре между подвижным и

неподвижным конусами. Дроблёный материал просыпается через зазор

между неподвижным и подвижным конусом, когда расстояние между ними

максимальное.

Недостаток дробилки ККД – неравномерность дроблёного материала

по крупности.

В дробилках среднего и мелкого дробления (КСД, КМД) подвижный

и неподвижный конусы имеют одно направление (рис. 2.4), поэтому между

ними образуется параллельная зона. Это обеспечивает равномерность

дробления материала по крупности. В отличие от ККД, в указанных

дробилках подвижный конус не подвешивается на траверсе, а

устанавливается в нижней части дробилки в блоке с приводом.

Дроб

л.руда

Исх. руда

А - А

6 7 8

1- неподвижный конус;

2- подвижный конус;

3- вал подвижного конуса;

4-5- шестерни привода;

6- эксцентриковый стакан;

7-8 - подшипники;

9 - траверса;

Исходный материал

Рисунок 2.4 – Конусная дробилка среднего дробления КСД (фрагмент)

Валковые дробилки

В практике обогащения применяются валковые дробилки следующих

типов:

 Двухвалковые дробилки с гладкими валками;

 Двухвалковые зубчатые дробилки.

3 Двухвалковые дробилки с гладкими валками

Дробилки этого типа применяются для мелкого дробления руд.

Основным рабочим органом являются гладкие валки, вращающиеся

навстречу друг другу. Разрушение руды происходит в результате

раздавливания материала, находящегося между валками. Для

предохранения дробилки от поломок при попадании недробимого материала,

один из валков установлен в плавающих подшипниках (рис.2.5). Из условий

захвата валками куска D

 20, где D

и d

соответственно диаметр валка и

куска.

1- загрузочная чаша;

2- неподвижный конус;

3- подвижный конус;

4- эксцентриковый стакан привода;

5- параллельная зона;

1 – корпус;

2 - 3 – гладкие валки;

4- 5 – подшипники;

6 – пружина;

Исходный мат- л

Дробл. мат- л

Исходный материал

Рисунок 2.5 – Двухвалковая дробилка с гладкими валками

4 Двухвалковые зубчатые дробилки

Эти дробилки применяются главным образом на углеобогатительных

фабриках для дробления угля крупностью  100 мм. Достоинство зубчатых

дробилок – минимальное переизмельчение материала. Это важно, поскольку

стоимость обогащения мелких классов в 7 раз дороже стоимости обогащения

крупных классов. Реализуемый метод дробления – раскалывание. Схема

дробилки приведена на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 – Схема зубчатой дробилки

1 - корпус; 2, 3 – зубчатые валки; 4,5 – подшипники; 6 – пружина; 7 -

сегмент зубчатого валка

Из условий захвата валками куска D

 2.5, где D

и d

соответственно диаметр валка и куска.

В зубчатых дробилках валки набираются из отдельных сегментов (7),

что облегчает ремонт в случае поломки зубьев.

5 Молотковые дробилки

Эти дробилки широко применяются в практике углеобогащения для

дробления промежуточного продукта (промпродукта) с целью его раскрытия

Исходный мат- л

Дробл. мат- л

Исходный мат- л

Дробл. мат- л

Исходный материал

и дальнейшего дообогащения (рис. 2.7). Рабочим органом молотковой

дробилки является ротор, состоящий из ряда одинаковых дисков,

насаженных на валу. Между дисками шарнирно закреплены молотки.

В процессе работы при вращении ротора молотки принимают

радиальное положение. Поступающий сверху материал отбрасывается

молотками на отбойную плиту и разрушается. Додрабливание материала

происходит при попадании его между молотками и колосниковой решеткой.

Поскольку скорость вращения ротора высока (до 1000 об/мин), ротор

должен тщательно балансироваться. В противном случае дробилка может

быть сорвана с фундамента. Масса молотков колеблется от 3 до 180 кг.

Рисунок 2.7 – Молотковая дробилка

Схемы дробления

В зависимости от характеристики исходного материала и от требуемой

конечной крупности дробленого материала, могут быть реализованы одно,

двух и трёхстадиальные схемы дробления (рис. 2.8 а,б,в).

1 – отбойные плиты;

2 – молотки;

3 – ротор;

4 – колосниковая решётка;

5 – корпус;

Грохочение d = 100 мм

0-100 мм

100-300 мм

Исх. м-л

0-300 мм

Др.

Исходный материал

Грохочение d = 12 мм

Грохочение d = 100 мм

0-100 мм

100-300 мм

Исх. м-л

0-300 мм

Др.1

Грохочение d = 30 мм

0-30 мм

30-100 мм

Др.2

0-100 мм

100-300 мм

Исх. м-л

0-300 мм

Др.1

Грохочение d = 30 мм

0-30 мм

30-100 мм

Др.2

0-12 мм

Др.3

Грохочение d = 100 мм

Исходный материал

Рисунок 2.8 – Схемы дробления: а – одностадиальная; б –

двухстадиальная; в - трёхстадиальная

Схемы а и б с открытым циклом дробления. Схема в с замкнутым

циклом дробления. Эта схема исключает попадание в готовый продукт

частиц больше размера отверстия сита (т.е. больше 12 мм).

Контрольные вопросы:

1.Назначение подготовительных процессов. Их виды.

2. Законы дробления. Их трактовка.

3. что характеризуют понятия степень дробления, стадии дробления.

4. Особенность щековых дробилок. Принцип работы.

5. Конусные дробилки. Их типы, особенности.

6. Валковые дробилки. Область применения.

7. Схемы дробления. Их разновидности.

Литература. 1-4.

Лекция № 3

Вопросы, выносимые на лекцию: Сущность процесса измельчения,

мельницы, критическая скорость вращения мельниц, схемы измельчения.

1.2 Измельчение

Измельчение – это операция, предназначенная для раскрытия минерала

перед непосредственным обогащением.

Раскрыть минерал, значит измельчить его до размера вкраплений

ценного компонента, т.е. отделить от вмещающей породы, превратить его в

механическую смесь ценного минерала и пустой породы.

Для большинства руд раскрытие происходит при измельчении их до

крупности 0.074 мм.

Мельницы

12-30 мм

Др.3

0-12 мм

Исходный материал

Раскрытие минералов осуществляется путём их измельчения в мельницах.

На измельчение, как правило, поступает руда после операции мелкого

дробления крупностью 0 – 10; 0 – 12; 0 – 25 мм.

В зависимости от вида дробящей среды мельницы подразделяются на

следующие типы:

1. Шаровые;

2. Стержневые;

3. Мельницы самоизмельчения

1.1 Шаровые мельницы

Мелющими телами шаровой мельницы являются стальные шары

диаметром от 10 до 55 мм. Схема мельницы приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема шаровой мельницы

Исходная руда после мелкого дробления поступает в барабан мельницы

через загрузочную цапфу вместе с водой в соотношении Т : Ж = 1: 1.

В процессе работы барабан вращается со скоростью 10 - 15 мин

–1

, при

этом, в результате действия шаров, происходит комбинированное

разрушение материала (раздавливание, удар, излом, истирание).

Измельчённый материал удаляется из мельницы через разгрузочную цапфу

вместе с водой и называется слив мельницы.

Степень заполнения мельницы шарами составляет 40 –50 % от её объёма.

Для повышения шаровой загрузки в мельницах типа МШР между

барабаном и крышкой устанавливается решётка.

Измельчение очень энергоёмкий процесс. Мельница 4  8 (DL)

потребляет электроэнергии 2500 кВт/ч.

Критическая скорость вращения мельниц

Слив

0.074 мм

Руда 0-10 мм

Вод

1- барабан;

2- люк для загрузки

шаров;

3- конические крышки;

4- загрузочная цапфа;

5- разгрузочная цапфа;

6- шаровая загрузка

Исходный материал

Критической называется скорость вращения мельницы, при которой шары

внутри барабана начинают центрифугировать, т.е. прижимаются к стенке,

при этом измельчение не происходит.

Критическая скорость определяется из условий равенства центробежной

силы C, прижимающей шар к стенке, и силы тяжести шара G.

1.2 Стержневые мельницы

По конструкции стержневые мельницы аналогичны шаровым.

Отличительной особенностью стержневых мельниц являются мелющие

тела, представляющие собой стержни различного диаметра.

По сравнению с шаровыми, стержневые мельницы дают более грубый

помол. Обычно они устанавливаются на 1-й стадии измельчения.

1.3 Мельницы самоизмельчения

Мельницы этого типа применяются для измельчения твёрдых пород.

Дробящей средой являются непосредственно куски дробимого материала.

Максимальная крупность кусков – до 500 мм.

Технология самоизмельчения объединяет в себе среднее и мелкое

дробление, а так же 1-ю стадию измельчения, что является достоинством

этого процесса.

Конструктивно мельницы самоизмельчения выполняются большого

диаметра (5.5 – 11 м) и относительно малой длины D:L =3:1. С помощью

лифтёров, расположенных на торцовых крышках, куски руды поднимаются

в верхнюю точку барабана и при падении разрушают находящийся внизу

материал.

C = G

C = mv

/R; v = Rn/30;

C = m

/900R;

C = m

R n

/900; G = mg;

m

R n

/900 = mg; R n

= 900;

кр

= 30/ R ; n

= 0.7 – 0.85 n

кр

+10

мм

Вод

Руда

1- барабан;

2- торцовые крышки;

3- лифтёры;

4- загрузочная цапфа;

5- разгрузочная цапфа;

6- бутара;

7- опорные подшипники;

0 – 10 мм

Исходный материал