Лекція No11
7. Руйнування стиснутим середовищем
Процес запропоновано в 1932 році. Його суть полягає в створенні надмірного тиску в шматках матеріалу, що руйнуються, витримці матеріалу під надмірним тиском і різкого скидання тиску. При цьому відбувається вибухове руйнування матеріалу.
Процес може бути використаний для дроблення і подрібнення залізистих кварцитів Південного ГЗК (Криворіжжя), качканарської титано-магнетитової руди, азбестових руд, при вилученні смарагдів з вмісних порід.
При високому тиску газоподібне середовище проникає по тріщинах у шматок. При різкому скиданні тиску газ розширяється і руйнує шматки матеріалу за рахунок різниці тиску всередині грудки і на її поверхні.
У 1934 році Тімрот (СРСР) запропонував використати пару як руйнуюче середовище. Експериментальна установка наведена на рис.11.1.
1
– нитка;
1 – ампула с материалом и
водой;
2 – скляна ампула;
2 –
электропечь;
3 –шматок;
3 –
термометр;
4– електропіч;
4–
мешок;
5– термометр;
5– пластина;
6–
мішок;
7– пластина.
Рис. 11.1. Руйнування
стиснутим середовищем.
Установка Тімрота
При досягненні певної температури тиск пари в ампулі досягає максимального значення. При скиненні ампули на пластину 7 тиск на поверхні шматка руди різко падає. Всередині шматка тиск ще залишається високим. Різниця тиску і визначає процес вибухового руйнування шматка.
Снайдер запропонував більш довершену установку для руйнування стиснутим середовищем (Рис. 11.2)
Рис.
11.2. Схема установки Снайдера
Процес вибухового руйнування в установці Снайдера включає 4 стадії:
Створення і витримка матеріалу під тиском.
Рух матеріалу по трубопроводу – соплу.
Скидання тиску на вильоті матеріалу з трубопровода – сопла.
Удар об відбійну плиту.
У перших двох стадіях забезпечується знеміцнення матеріалу за рахунок попадання газу в тріщини. У подальших – руйнування за рахунок внутрішнього надмірного тиску газу і удару шматка об відбійну плиту. Ступінь дроблення за одну стадію становить 1.5 - 3.
Процес руйнування за рахунок чистого скидання тиску пари знайшов промислове застосування для вилучення (виколювання) смарагдів з вміщаючих порід.
При подрібненні залізняку в установці Снайдера ефективність збагачення зростає на 2 - 4 %. Для мідних руд – на 1- 3 %. При обробці азбесту стиснутим середовищем підвищується вилучення азбесту в концентрат.
Для підвищення продуктивності установки Снайдера (до 90 т/год) можлива організація циклічної роботи декількох (2-8) камер високого тиску. Крупність матеріалу – до 50 мм.
8. Руйнування за допомогою електрогідравлічного ефекту (ефект л.А. Юткіна)
Спосіб ЕГЕ запропонований у 1950 році Л.А. Юткіним. Ефект руйнування оснований на високовольтному розряді в рідині. Застосовується при дробленні гірських порід, в металообробці, бурінні, в процесах хімічної технології і інших галузях промисловості.
При електричному розряді в рідині виділяють 3 основні стадії:
стрімерну;
яскравого спалаху;
дугового розряду.
Стрімерна стадія триває від моменту подачі напруги на електроди до завершення пробою проміжку (декілька мкс).
З закінченням стрімерної стадії опір робочого проміжку різко падає, а струм в ньому різко зростає (на 3-4 порядки вище, ніж у стрімерній стадії) і досягає сотень кА. При цьому канал розряду яскраво світиться, звідси назва стадії – яскравого спалаху.
При значних потужностях джерела енергії розряд зі стадії яскравого спалаху переходить в дуговий.
Руйнування при високовольтному розряді в рідині протікає за рахунок:
надвисоких гідравлічних ударних хвиль;
явища кавітації;
ультразвукового випромінювання;
резонансних явищ.
Для дроблення гірських порід Юткін розробив електрогідравлічну дробарку (Рис. 11.3).
Дробарка показала високу селективність при дробленні кімберлітів (руд, що містять алмази) і шлаків металургійного виробництва. У першому випадку досягалося повне подрібнення вміщаючих порід без пошкодження алмазів.
Широке застосування дробарок цього типу обмежене високою витратою електроенергії, малим терміном служби енергоустаткування, підвищеною небезпекою при обслуговуванні дробарок.
Рис.
11.3. Схема електрогідравлічної дробарки