Введение

ДРОБЛЕНИЕ — процесс разрушения кусков руды, угля и другого твёрдого материала с целью получения требуемой крупности (более 5 мм), гранулометрического состава или степени раскрытия минералов.

Дробление основано на действии внешних сил — сжатии, растяжении, изгибе или сдвиге, которые проявляются в максимальной степени в ослабленных сечениях куска, вызванных дефектами его структуры (размером формой), слоистостью, пористостью и трещиноватостью. Для процессов дробления наиболее важные характеристики — прочность (крепость) и дробимость кусков. Для энергетической оценки дробления выдвинуто и используется в расчётах несколько гипотез: о пропорциональности элементарной работы дробления приращению площади поверхности куска или квадрату его диаметра; о пропорциональности элементарной работы деформации куска изменению его первоначального объёма или куба его диаметра; о пропорциональности элементарной работы, затрачиваемой на дробление куска, изменению его первоначального объёма и приращению площади поверхности куска о связи напряжения на концах трещин куска и критической длиной трещины; о пропорциональности элементарной работы дробления среднегеометрического приращению объёма и площади поверхности. [2]

Предпочтительные области применения гипотез: при крупном дроблении (приращение поверхности мало) работу дробления определяют по гипотезе Кирпичёва; при мелком дроблении (измельчении, истирании) — по гипотезе Риттингера. Закон Бонда достаточно точно применим при среднем дроблении. Теория дробления позволяет количественно описывать процессы дробления в машинах различных типов и их параметры — работу дробления, мощность двигателя, производительность, наибольшие усилия дробления и т.п. 

Дробление может быть осуществлено следующими методами: раздавливания, наступающего вследствие превышения напряжений деформации предела прочности материала на сжатие; раскалывания — из-за расклинивания (растяжения) и последующего разрыва куска; излома — из-за изгиба; срезывания — из-за сдвига; истирания, проявляющегося в малой степени — из-за сдвига и последующего срезывания; удара — из-за действия напряжений сжатия, растяжения, изгиба и сдвига. Раздавливание применяется, как правило, при крупном и среднем дроблении твёрдых горных пород и углей, раскалывание или удар — преимущественно для хрупких и вязких пород (углей, известняков, асбестовых руд и т.п.). Предел прочности кусков на растяжение в десятки раз меньше, однако по конструктивным соображениям в современной практике дробления основным разрушающим воздействием является раздавливание. [5]

По виду реализации методов дробления его делят на механическое (наиболее распространённое), пневматическое, или взрывное, электрогидравлическое, электроимпульсное, электротермическое, аэродинамическое, по способу воздействия на материал — на статическое и динамическое. Статические способы механического дробления — раздавливание, раскалывание, излом. Проводят в щёковых, конусных и валковых дробилках. Динамические способы дробления — удар, истирание (роторные дробилки), раскалывание, раздавливание (стержневые дробилки-дезинтеграторы). По крупности конечного продукта выделяют крупное (100-350 мм), среднее (40-100 мм), мелкое дробление (5-40 мм). По технологическому назначению — подготовительное (для подготовки материала к обогащению или др. видам переработки), окончательное (когда продукты дробления являются товарными, например, при выпуске сортовых углей), избирательное (при котором один из компонентов материала, отличающийся меньшей прочностью, под действием одинаковой внешней силы разрушается интенсивнее другого, более прочного). 

Процесс дробления обычно соединяют с предварительным грохочением, когда весь исходный материал сначала поступает на грохот, а в дробилку направляются лишь крупные куски, подрешётный продукт грохота уходит далее, минуя дробилку. Существуют открытый и замкнутый циклы дробления. 

При открытом цикле дробления продукт проходит через дробилку только один раз. При замкнутом — продукт из дробилки поступает на грохот, недостаточно раздробленные куски вновь направляются в дробилку на дополнительное дробление, а мелкие — на последующую обработку. При замкнутом цикле дробления улучшается качество продукта (гранулометрический состав однороден), снижается расход энергии и износ частей дробилки. В зависимости от требуемой крупности готового продукта для получения высокой степени дробления применяют последовательно несколько стадий дробления: при дроблении руд цветных металлов, как правило, 2, 3 или 4, руд чёрных металлов и угля 2 или 3 стадии. 

Развитие теории дробления связывается с уточнением закономерностей и конструктивной разработкой износоустойчивых машин и аппаратов с минимальными удельными энергозатратами дробления.[2]

1. Технологическая часть

1.1. Выбор оборудования I стадии – дробления

1.1.1. Выбор оборудования 1 ступени дробления

Дробилки, которые подходят для установки в 1 ступени дробления подбираем по исходным данным:

1. По пределу прочности материала при сжатии σ_сж=50·10⁶ Па

2. По максимальному размеру куска исходного материала δ_н.мах=0,8м.

Выбор машины раздавливающего или ударного действия можно сделать ориентировочно по табл.1.

Таблица 1

Ориентировочные данные для выбора машин раздавливающего и ударного действия

Характеристика машины	Тип машины
	Молотковые	Конусные	Валковые			Щековые
			Зубчатые валки	Рифленые валки	Гладкие валки
σсж, МПа	80	350	80	250	400	350
δн.мах, м	0,6	1,2	1,2	0,06	0,075	1,3
i	10...30	4...8	6...10	3...5	3...5	4...6

Согласно табл.1 конусные, валковые с зубчатыми валками и щековые дробилки могут измельчать материал с δн.мах=0,8м и σ_сж=50·10⁶ Па. Следующий ориентир для выбора дробилки – ее производительность.

Исходная объемная производительность равна:

м³/с

где G - производительность;

- насыпная плотность материала.

Из таблиц 2;3 и 4 видно, что такую производительность могут обеспечить три машины.

Таблица 6

Варианты дробилок для 1 ступени дробления

Тип дробилки	Размер загружаемо­го куска δн.мах, мм	Ширина разгрузоч­ной щели а, мм	Диапазон регулирова­ния разгрузоч­ной щели, мм	Производи­тельность V, м3/с	Мощность электродви­гателя Nдв, кВт
ЩДС-12x15	1000	150	±40	0,0778	160
ККД-1000/150	1000	150	±22	0,1890	315
ДДЗ-16	1200	130…200	-	-	315

Сопоставляя эти данные, выбираем дробилку ЩДС-12х15.

При ширине разгрузочной щели а =110мм производительность равна:

м³/с

где V- величина производительности дробилки;

К_р - коэффициент размолоспособности;

- изменение ширины разгрузочной щели;

а - ширина разгрузочной щели.

Количество дробилок, необходимое для обеспечения исходной объемной производительности равно:

- принимаем 1 дробилку

0 55 110 165 220 δ, мм

Рис.2. Характеристика дисперсионного состава исходного материала

При величине зазора а=110мм максимальный размер частиц на выходе из дробилки, согласно рис.2 будет равен:

Степень измельчения равна:

_{Тогда при Кδ=1,2 (см. рис. 3.7) [1] и G=25,79 кг/с,}

_{мощность двигателя дробилки будет:}

_{Что не превышает величины Nдв выбранной дробилки (Nдв=160кВт)}

Следовательно, принимаем 1 дробилку ЩДС-12х15 с N_дв=160 кВт (на 1 дробилку 160 кВт).