ВВЕДЕНИЕ

Рудоподготовка минерального сырья включает предварительную подготовку руды, в дальнейшей переработке в металлургической промышленности.

Руда – это горная порода, содержащая полезные компоненты (извлекаемый металл) и пустую породу. Основная задача рудоподготовки отделить извлекаемый металл от пустой породы. Обычная пустая порода отбрасывается на отходы (хвосты) или отправляют для дальнейшей переработки в строительную сферу (щебень, шлак). Основные операции предназначенные для предварительной обработки – это дробление, грохочение, измельчение.

Лекция №1 Классификация аппаратов дробления и измельчения

Дробление – это изменение исходного размера кусков под действием внешних нагрузок, преодолевающей внутренние силы сцепления.

Дробление характеризуется степенью дробления (измельчения).

Степень дробления – это соотношение максимального размера исходного куска до дробления, к максимальному размеру полученного материала после дробления.

Чаще всего используют среднее значение размеров исходных кусков.

n – степень дробления

D – диаметр или размер исходного куска в см или в мм

d – диаметр или размер куска полученного в результате дробления

Виды дробления	Размеры исходных кусков	Размер полученного куска,	Степень дробления
Крупное	500 - 1200	100 - 350	3 - 6
Среднее	100 - 350	10 - 50	3 - 6
Мелкое измельчение	10 - 50	1 – 0,5	3 - 8
Тонкое измельчение	1 – 0,5	Менее 0,5	3 - 8

Для грубого и среднего дробления в основном используются щековые, молотковые, а также валковые дробилки.

Выбор дробилки как правило зависит от размера исходного куска.

Щековая дробилка – аппарат грубого дробления. На рис.1 представлена принципиальная схема щековой дробилки.

1 – неподвижная щека

2 – подвижная щека

3 – электромеханический привод

4 – корпус дробилки

5 – устройство для регулирования степени дробления

– угол захвата

А – загрузочное окно (зева)

Б – шпайт (узел выгрузки)

Принцип действия:

Куски исходного материала размер которых не должен превышать величину зева, поступает через загрузочное окно. Полость между щеками под действием электромеханического привода, подвижная щека совершает колебательные движения относительно верхней оси. При движении щеки вправо происходит продвижение кусков вниз и выгрузка порции измельченного материала через шпайт (Б).

Характеристики дробилки:

- размер исходных кусков

- степень дробления

- производительность

Параметра процесса (факторы с помощью которых можно управлять характеристиками процесса)

- скорость вращения привода

- размер шпайта

- угол захвата

Виды механического воздействия:

- раздавливание

- истирание

- удар

а) раздавливание

б) истирание

в) удар

Преимущество щековой дробилки:

- простота конструкции и надежность в работе

- компактность установки

- простота обслуживания

- возможность работы в непрерывном режиме

Недостатки:

- шум

- вибрация

- пыль

Практический угол захвата составляет от 15 до 25

Расчет основных параметров щековой дробилки

Схема условия захвата

P - усилие сжатия куска между щеками

R - усилие выталкивания куска вверх

T - сила трения в месте контакта кусок-щека

N - усилие удерживания кусов в зоне измельчения

α - угол захвата

f – коэффициент трения в зоне контакта

ЛЕКЦИЯ №2

Молотковая дробилка

1 – корпус

2 – решетка

3 – ротор

4 – молотки

5 - броневые плиты

А – загрузка

Б – выброс

Принцип действия:

Ротор закрепленный молотками вращается вокруг горизонтали оси куски исходного материала загружается в загрузочное окно корпуса. В зоне измельчения они подвергаются ударному воздействию молотков, разрушаются и отбрасываются к броневым плитам где происходит вторичное измельчение, образовавшиеся породы через решетку и узлы рагрузки выводится из аппарата.

Основные характеристики:

- максимальный размер кусков исходного материала

- степень измельчения

- производительность

Основные технологические параметры:

- скорость вращения

- величина ячеек решетки (можно поменять)

Преимущества:

- высокая производительность

- непрерывный режим работы

Недостатки:

- шум

- пыль

Аппараты среднего дробления

Валковая дробилка

1 – корпус

2 – волки

3 – предохранительное устройство

4 – исходный материал

5 – измельченный материал

Принцип действия:

Куски исходного материала под действием силы тяжести поступают в зону измельчения между двумя вращающимися волками. Возникающие при этом раздавливающее усилие разрушает материал. Образующийся в результате измельчения крупка (крупного порошка) непрерывно выпадает из аппарата. При попадании породных кусков повышенной твердости срабатывает предохранительное устройство, которое защищает валки от поломки

Основные характеристики:

- максимальный размер исходных кусков

- степень измельчения

- производительность

Технологические параметры:

- скорость вращения

- зазор между валками

Преимущества:

- непрерывный цикл работы

- низкое пылевыделения

Недостатки:

- возможность измельчения низкопрочных материалов

ЛЕКЦИЯ №3

Процессы и аппараты тонкого помола

Тонкое измельчение или помол проводится на аппаратах, работающих на принципе ударного воздействия и истирания.

Барабанная мельница

1 – корпус мельницы

2 – опоры

3 – люк загрузки и выгрузки

4 – привод

5 – размольные тела (шарики, ролики)

Принцип действия:

Барабанная мельница – полный барабан с помещенными во внутрь размольными телами. Измельчение загружаемого в нее материала происходит при вращении барабана вокруг своей оси. В результате механического воздействия шаров на куски исходного материала. При этом потенциальная и кинетическая энергии шаров переходит в работу разрушения. В зависимости от параметров работы мельницы закономерности движения размольных тел, а значит и вид механического воздействия может существенно изменяться от ударного до истирающего воздействия.

Режим работы Барабанной мельницы

а) режим скольжения возникает при невысокой скорости вращения барабана, возникающая сила трения в местах контакта шаров и внутренняя поверхность барабана приводит шары во вращательное движение вокруг своей оси. В результате происходит раскалывание шаров относительно друг друга. Исходный материал в мельнице измельчается истиранием. Производительность измельчения не значительна.

б) режим перекатывание возникает в результате увеличения скорости вращения до значения обусловленный увеличением силы трения и подъем шаров на некоторую высоту и на угол соответствующий углу естественного откоса. С этой высоты происходит отрыв и перекатывание шаров по касательной плоскости. В результате помимо истирающего воздействия возникает ударное. Этот режим является эффективным для измельчения средних и тонких фракции.

в) режим дробления возникает при условии отрыва размольных тел с верхней точки внутренней полости барабана. В результате размольные тела падают с высот равной двум радиусам корпуса обладая максимальной энергией (потенциальной). При падении Е_п E_k - работа разрушения кусков исходного материала. При этом режиме эффективно разрушаются крупные куски, но одновременно идет повышенный износ размольных тел и загрязнения порошка.

г) режим прилипания возникает при скорости вращения превышающей критической скорости. При этом режиме процесс измельчения практически прекращается скоростью вращения. Отрыв шара от поверхности барабана и последующее падение будет происходить при выполнении определенных условий отрыва.

R - радиус корпуса мельницы

g - свободное падение 10 м/с

Критическое значение скорости вращения обеспечивают подъем и отрыв шара в верхней точке полости барабана практическая скорость вращения барабана 0,75 МКР

Размер шаров зависит от размера барабана. Масса размольных тел должна иметь энергию, которая заполняется в результате подъема шаров при вращении мельницы, достаточную для совершения работы разрушения наибольших кусков материала. Если энергии будет не достаточно, то крупные куски не будут измельчатся, а при непрерывной загрузки мельницы накопления крупных кусков приведет к прекращению процесса измельчения. Существует аналитическая зависимость для определения оптимального размера шаров.

d_max - максимальный размер кусков

- предел прочности измельчения материала

E - модуль упругости (1 рода) измельчение материала

- плотность шаров

D - внутренний диаметр мельницы

d_опт - оптимальный размер шаров наибольшего диаметра

В практике набор шаров

- крупный 0,05 D

- средний 0,025D

- мелкий 0,001D

Для грубого измельчения соотношение объема шаров и объема измельченного материала должно составлять 2,5 – 3, а для тонкого измельчения от 6 – 12. Коэффициент заполнения мельницы не должен превышать0,5

ЛЕКЦИЯ №4