6.3. Дробление и помол сырьевых материалов

После добычи в карьере сырьевые материалы подвергаются первичному измельчению — дроблению, которое может произво­диться на заводе или на карьере. Предварительное измельче­ние — это подготовка материала для помола его в мельницах. Так как энергетические затраты на дробление значительно мень­ше, чем затраты на помол, желательно дробить материал до возможно мелких фракций.

Сырьевые материалы, применяемые в производстве портлан­дцемента, обладают различными физико-механическими свойст­вами (твердостью, прочностью) и делятся на три группы: высокой твердости, средней твердости и мягкие. В табл. 6.2 приведены значения прочности различных сырьевых материалов при сжатии.

Таблица 6.2.

Прочность сырьевых материалов (горных пород)

Наименование пород	Прочность при сжатии, МПа
Мраморизированные, окремненные и плотные известняки, порфироиды	100-200
Известняки средней плотности и крепкие мергели	50-120
Пористые известняки, известняки-ракушечники, плотные мергели	20-60
Твердый туф, кремнистые опоки	30-100
Плотные глинистые сланцы	60-150
Мергель глинистый, мягкий сланец	20-60
Мягкий туф, трепел, пемза, глиежи, мягкие мергели, гипс	10-30
Глины влажностью до 10-12%, мел	2-9
Глина влажностью до 25%, суглинки, лесс	0,2-1

В процессе проектирования для каждого из этих видов сырь­евых материалов выбирается определенная технологическая схе­ма дробления и соответствующее дробильное оборудование, по­зволяющее производить измельчение до оптимальных размеров зерен. Основными факторами, определяющими выбор оборудова­ния для дробления сырьевых материалов, являются их физико-механические свойства и размеры кусков, поступающих на дроб­ление. Оптимальная начальная крупность сырья высокой и средней прочности для заводов мощностью до 2500 т/сут. состав­ляет 1000 мм, для заводов мощностью более 2500 т/сут.—1200— 1500 мм. Начальная крупность мягкого сырья — 300—500 мм, а при добыче роторным экскаватором — до 100—120 мм.

Для дробления материалов различных свойств применяют обо­рудование (дробилки), сведения о котором приведены в табл. 6.3.

Таблица 6.3.

Дробилки, используемые для дроблении сырьевых материалов и угля

Порода	Стадия дробления
	1	2		3
Известняк окремненный, мрамор, порфироид	Щековая, конусная или роторная (ударно-отражательная)		Молотковая, конусная или роторная	Конусная или молотковая
Известняк плотный, крепкие мергели	Щековая, конусная или молотковая		То же	То же
Известняк-ракушечник, плотный мергель	Щековая или самоочищающаяся молотковая		Самоочищающаяся молотковая или конусная	То же
Туф твердый, кремнистые опоки	То же		То же	То же
Глинистые сланцы, мергели	Щековая, самоочищающаяся молотковая		То же	То же
Туф, трепел, глиежи, пемза, гипс	Валковая или самоочищающаяся молотковая		То же	То же
Мергель глинистый, мягкий сланец	То же		То же	То же
Глина, мел	Валковая или самоочищающаяся молотковая или «Гидрофол», «Аэрофол», «Хацемаг»		Самоочищающаяся молотковая или конусная	Конусная или молотковая
Уголь каменистый, антрацит	Молотковая		То же	То же

Конечная крупность продукта дробления определяется требо­ваниями к сырью, обусловленными принятой схемой последую­щего процесса измельчения, и составляет:

— для схемы с трубной мельницей 20—30 мм (для сырья твер­дого и средней твердости) и до 50 мм (для мягкого);

— для схемы с мельницей «Аэрофол» — 250—400 мм (в зави­симости от диаметра цапфы);

— для схемы с вертикальной тарельчато-роликовой (валковой) мельницей — 40—150 мм (для сырья средней твердости) и до 300 мм для мягких материалов.

Первичное дробление твердых пород осуществляется в щековых, конусных, молотковых, ударно-отражательных дробилках, в том числе в передвижных. Вторичное дробление — в молотковых и ударно-отражательных.

Технологические схемы и количество стадий дробления вы­бирают в зависимости от физико-механических свойств сырьевых материалов (прочности, влажности, пластичности, твердости), способов их добычи и оборудования.

По крупности кусков сырьевых материалов определяется сте­пень его дробления и количество стадий дробления. Для опре­деления производительности выбираемых дробилок и общей схе­мы дробления необходимо знать количество подлежащего переработке сырья и средства его транспортирования к дробиль­ным агрегатам.

Одностадийное дробление (рис. 6.1, а) применяют при исполь­зовании мельниц «Гидрофол» (мокрый способ), мельниц «Аэрофол» или дробилок с одновременной сушкой сырья (сухой спо­соб) — при переработке мягкого сырья (мергель, мел, мергельно-меловые породы, трепел, глина и др.).

При одностадийном дроблении технологические схемы упро­щаются за счет объединения (при сухом способе производства) процессов сушки и измельчения сырьевых материалов в одном агрегате. При мокром способе измельчения применение мельницы «Гидрофол» позволяет заменить несколько глиноболтушек. Легко раскалывающиеся известняки, не требующие больших затрат электроэнергии на помол, следует измельчать также в одну ста­дию, используя для этой цели ударно-отражательные дробилки с высокой степенью измельчения. Ударно-отражательные дробил­ки могут измельчать материал с крупностью кусков до 1000 мм и выдавать продукт размером 25—30 мм.

При двухстадийном дроблении (рис. 6.1, б) по открытому цик­лу материал из приемного бункера колосниковым или пластин­чатым питателем равномерно подается на щековую дробилку I стадии. Дробленый продукт из дробилки I стадии поступает по конвейеру на грохот для отсева из него мелкой фракции (подситный продукт). Крупная фракция, не прошедшая через сито грохот (надситный продукт), направляется в дробилку II стадии. Подситный продукт и материал, прошедший II стадию дробления, направляются в бункера мельниц для помола или на сырьевой склад для создания запаса.

Двухстадийное дробление применяют при переработке твер­дого и средней твердости сырья с применением дробилок тяже­лых типов: на I стадии — конусных или щековых, на II ста­дии — одно- или двухроторных молотковых или конусных дробилок.

При проектировании высокопроизводительных дробильных от­делений (10000 т/сут и более) для плотных известняков без пла­стичных включений целесообразно предусмотреть установку ко­нусных дробилок на I стадии дробления и двухроторных молотковых дробилок на II стадии.

Конусные дробилки имеют высокую производительность (больше, чем у щековых), низкий удельный расход электроэнер­гии. Они могут работать под завалом и для загрузки не требуют установки пластинчатых питателей. Для дробильных отделений средней и небольшой производительности (до 5000 т/сут) целе­сообразно применить на I стадии щековую дробилку, на II ста­дии — однороторные молотковые дробилки.

При трехстадийном дроблении (рис. 6.1, в) иногда после ко­лосникового или пластинчатого питателя устанавливают грохот; полученный подситный продукт направляют сразу на II стадию Дробления. Материал после II стадии вновь рассеивают на гро­хоте; III стадии дробления подвергается только надситный продукт, полученный после рассева продукта, вышедшего яз дро­билки II стадии дробления.

Трехстадийное дробление желательно применять для очень плотных и твердых пород. Для первой и второй стадий дробления целесообразно применять те же типы дробилок, что и при двух-стадийном дроблении, а для третьей стадии — однороторные мо­лотковые или конусные. Конечный продукт дробления при трехстадийном измельчении известняка состоит из фракций размером 10—12 мм.

П ри одностадийном мокром измельчении мягких пород по замкнутому циклу для классификации продукта применяют ду­говые грохоты или гидроциклоны, из которых крупная фракция возвращается в мельницу «Гидрофол»; при сухом способе уста­навливают воздушно-проходные сепараторы, из которых крупка возвращается в мельницу «Аэрофол» для дальнейшего измель­чения. При двухстадийном дроблении по замкнутому циклу ма­териал из дробилки П стадии поступает на грохот, где отсеива­ется мелкая фракция (кондиционная), а более крупные зерна вновь поступают в дробилку. При трехстадийном дроблении в замкнутом цикле с грохотом работает дробилка II стадии измель­чения.

Дробление в замкнутом цикле с грохочением материала по­зволяет значительно повысить производительность помольных установок, улучшить качество получаемого продукта, снизить удельный расход электроэнергии.

Дробильные отделения размещаются, как правило, на площад­ках цементных заводов или на борту карьеров. В дробильных отделениях располагаются расходные бункера сырьевых матери­алов, оборудование для дробления, грохочения, обеспыливания, а также системы дистанционного управления и автоматики. В качестве транспортирующих механизмов, осуществляющих пере­дачу от одного дробильного агрегата к другому, а также пода­ющих готовый продукт в сырьевой цех или на склад, применяют ленточные конвейеры и элеваторы.

Для первичного дробления сухих непластичных известняков средней твердости целесообразно применять дробилки ударно-от­ражательного действия (роторные). Дробильные установки с удар­но-отражательными дробилками могут быть как стационарными, так и передвижными. Наиболее экономично использование пере­движных или самоходных дробильных установок СДУ (или агрегатов-СДА), оборудованных приемным бункером, питателем, дро­билкой и транспортером, выдающим измельченный продукт. Такие агрегаты выполняются на гусеничном, шагающем или ко­лесном ходу и работают в забое карьера совместно с экскавато­ром. Технологическая схема такой установки приведена на рис. 6.2. Производительность СДУ достигает 1000 т/ч. Такие агрегаты могут принимать куски материала размером до 1000— 1200 мм. Применение такой схемы переработки сырья полностью исключает промежуточный автомобильный транспорт, т. к. из­мельченный материал доставляется на цементный завод ленточ­ными транспортерами значительной протяженности (до несколь­ких километров).