Глава 5. Дробление

5.1. Назначение и классификация процессов дробления

Дробление – это процесс уменьшения размеров кусков полезных ископаемых путем разрушения их действием внешних сил, преодолевающих внутренние силы сцепле­ния, связывающие между собой частицы твердого вещества.

По своему технологическому назначению различают три вида процессов дробления: самостоятельное; подготовительное и избирательное.

Самостоятельное дробление – когда продукты дробления являются конечными (товарными) и не подвергаются дальнейшей обработке, например, дробление углей, горных пород с получения щебня и др.

Подготовительное дробление – когда получают продукты дробления заданной крупности, которые подвергаются последующей переработке. Например, дробление руд для последующего обогащения.

Избирательное дробление - когда один из компонентов материала отличается незначительной прочностью и разрушается эффективнее другого, с их последующим разделением по крупности.

При обогащении полезных ископаемых дробление и измельчение применяют для разъединения (раскрытия) сростков полезных и породных минералов, содержащихся в исходном сырье и доведения исходного материала до необходимой крупности или гранулометрического состава. Пределы крупности дробления и измельчения определяются размером вкрапленности извлекаемых ценных минералов. Эта крупность устанавливается опытным путем для каждого полезного ископаемого при исследовании его на обогатимость.

Классификация процессов и дробильно-измельчительных машин производится по способу разрушения материала, который определяется видом используемой для разрушения энергии. Различают следующие способы:

• механический, осуществляемый за счет использования механических сил;

• пневматический (взрывной), осуществляемый за счет использования энергии пара или сжатого воздуха;

• электрогидравлический, электроимпульсный, электротермический, осуществля-емые за счет использования электроэнергии;

• аэродинамический (струйный), осуществляемый за счет использования энергии струи газа, разгоняющей куски материала перед их столкновением;

• ультразвуковой, осуществляемый за счет использования энергии ультразвука, вызывающей резонансные колебания в кусках материала и их разрушение.

На горно-обогатительных предприятиях применяется в основном механический способ дробления и измельчения.

Механическим дроблением называют процесс разрушения частиц горных пород под действием внешних механических усилий для получения продукта заданной крупности.

Дробимость является обобщающим параметром многих механических свойств горных пород (упругих, прочностных, пластических и др.) и выражает энергоемкость процесса дробления породы.

В зарубежной практике дробимость определяют опытами по разрушению единичных кусков ударами падающих грузов. По высоте их падения и массе рассчитывается ударная сила дробления и по ней определяется индекс работы Wi. По методике, разработанной в Механобре, дробимость характеризуется двумя параметрами: индексом чистой работы дробления W и типовой характеристикой разгрузки стандартных дробилок [ ].

Эти показатели определяются по результатам дробления проб руды в щековых или конусных дробилках небольших размеров (например, конусной с диаметром основания дробящего конуса 600 мм). По времени дробления, массе использованной для опыта пробы руды и потребленной энергии рассчитывается удельный расход энергии, затраченной только на дробление (без учета энергии холостого хода), и определяется значение индекса чистой работы дробления.

Интенсивность процесса дробления характеризуется степенью дробления.

Степень дробления - показатель, указывающий, во сколько раз в результате дробления уменьшился размер наиболее крупных кусков полезного ископаемого. Степень дробления i определяется как отношение размера максимальных кусков D_max, содержащихся в поступающем на дробление материале, к максимальному размеру кусков d_maх, содержащихся в дробленом продукте.

i = D_max /d_maх. (5.1.)

Иногда степень дробления определяют как отношение средних диаметров частиц исходного питания (D_ср) и дробленого продукта (d_ср):

i = D_ср /d_ср. (5.2.)

На практике за диаметр кусков сыпучих материалов принимают наименьшую величину отверстий сит, через которые еще проходят куски при грохочении. Среднединамический диаметр частиц сыпучего материала может быть определен по формуле:

d_ср = , мм, (5.3.)

где γ₁…γ_n – выход классов, %; d₁…d_n – среднеарифметические диаметры соответствующих классов, мм.

Стадией дробления называют часть общего процесса дробления, осуществляемую в одной дробильной машине.

В зависимости от верхнего предела крупности дробленого продукта условно различают три стадии дробления.

Крупное дробление - от 1200 - до 300 мм.

Среднее дробление - от 300 до 75 мм.

Мелкое дробление - от 75 до 10 – 15 мм.

Тогда для крупного дробления степень дробления составляет i₁ = 1200/300 = 4; для среднего дробления i₂= 300/75 = 4; для мелкого дробления i₃ = 75/15 = 5.

При дроблении в несколько последовательных стадий общая степень дробления равна произведению степеней дробления отдельных стадий:

i= i₁i₂i₃ = 4·4·5 = 80.

Конечная крупность дробления (измельчения) полезного ископаемого перед обогащением определяется размером вкрапленности полезных минералов и применяемым методом обогащения.

Эффективностью дробления Е, %, называют отношение количества образованного при дроблении класса заданной крупности к количеству материала в исходном питании, требующему додрабливания:

Е = 100 (b_1-s – a_1-s)/a_>s, (5.4.)

где s - заданная крупность дробления, мм; a_1-s и b_1-s - содержание класса 1 - s соответственно в исходном питании и дробленом продукте, %; a_>s - содержание класса более s в исходном питании, %.