4.2 Измельчение полезных ископаемых

Измельчение – процесс разрушения (дезинтеграции) кусков (частиц) твердого материала для доведения их размера до требуемой крупности (от 5 мм до десятков микрон) или заданной степени раскрытия минералов.

Измельчение известно с древнейших времен. Прототип мельницы в виде песты и ступки из камня известен с древнейших времен (за 8 тыс.лет до н.э.). Ручные мельничные жернова применялись за 3 тыс.лет до н.э., с освоением энергии пара в конце 19 в. измельчение проводили в шаровых мельницах.

Измельчение применяют в горной, металлургической и других отраслях промышленности. В черной и цветной металлургии измельчению подвергается практически весь объем горной массы.

Мельница – это аппарат для измельчения сыпучих материалов. Их применяют при подготовке руды, обогащении полезных ископаемых, в металлургии, теплоэнергетике, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее распространенными являются барабанные мельницы. В зависимости от вида дробящей среды мельницы подразделяются на следующие типы:

1. Шаровые.

2. Стержневые.

3. Мельницы самоизмельчения.

Шаровые мельницы (рис. 4.3) со стальными, чугунными, кремниевыми, фарфоровыми шарами диаметром от 10 до 150 мм применяют для тонкого измельчения (до 40 – 100 мкм) материалов исходной крупностью до 25 – 30 мм сухим и мокрым способом. Для однородности помола используют смесь шаров различного диаметра. Объем заполнений барабана шарами обычно 40 - 50 %.

Исходная руда после мелкого дробления поступает в барабан мельницы через загрузочное отверстие 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 разгрузочное отверстие вместе с водой и называется сливом мельницы.

Стержневые мельницы по конструкции аналогичны шаровым мельницам. Отличительной особенностью стержневых мельниц являются мелющие тела, представляющие собой стержни различного диаметра (40 – 125 мм и длиной, соизмеримой с длиной барабана, или короткими цилиндрами (цильпебсами) диаметром до 25 мм и длиной до 40 мм).

По сравнению с шаровыми мельницами стержневые мельницы дают более грубый помол (до 50 – 100 мм). Обычно они устанавливаются на 1-ой стадии измельчения перед окончательным помолом в шаровых мельницах.

Мельницы самоизмельчения (рис. 4.4) применяются для измельчения твёрдых пород. Дробящей средой являются непосредственно куски дробимого материала. Максимальная крупность кусков – до 500 мм.

П роцесс самоизмельчения принципиально не отличается от шарового измельчения. Основное конструктивное отличие мельниц самоизмельчения – наличие высоких лифтеров.

Лифтеры исключают скольжение крупных кусков по футеровке барабана и способствуют их подъему на большую высоту. Барабан с высокими лифтерами работает как элеваторное колесо. С помощью лифтёров, расположенных на торцовых крышках, куски руды поднимаются в верхнюю точку барабана и при падении разрушают находящийся внизу материал, постепенно превращаясь в готовый продукт.

Технология самоизмельчения объединяет в себе среднее и мелкое дробление, а также 1-ю стадию измельчения, что является достоинством этого процесса.

Мельницы самоизмельчения имеют диаметр до 10 – 12 м. Они применяются преимущественно для подготовки к обогащению асбестовых, золотых, урановых, железных и медных руд, предварительного помола цементного клинкера, доменных шлаков и других материалов.