книги из ГПНТБ / Дробление и грохочение углей И. В. Пономарев. 1960- 36 Мб

и Ат, необходимыми для дробления материала соответственно до размера п и т

Ап ___ п

Ат т '

В 1874 г. В. Л. Кирпичевым, а затем в 1885 г. проф. Ф. Ки­ ком была сформулирована вторая гипотеза, допускающая, что при деформациях нормальных напряжений (при разрушении раздавливанием, раскалыванием и изломом) элементарная

Эта гипотеза основана на известном положении теории упру­ гости, по которому работы внутренних сил Ах и А2, затрачен­ ные на осуществление одной и той же деформации двух гео­ метрически подобных тел, прямо пропорциональны объемам Vi и V2 этих тел.

Если предположить, что деформация тел до момента разру­ шения носит упругий характер, то под Ах и А2 можно понимать работы, необходимые для разрушения соответствующих тел.

При этом величина работ для тел, подчиняющихся закону Гука, может быть выражена известной формулой теории упругости

Приведенное выражение для вычисления работы вследствие сделанных при его выводе упрощающих предположений дол­ жно рассматриваться как приближенное; оно не учитывает некоторых условий реального процесса дробления (неправиль­ ности формы кусков породы, наличия трещин, посторонних включений и т. д.).

.10 Дробление

угля, в формулу вводится поправочный множитель, равный 1,08,

Следует учесть, что процесс дробления отличается чрезвы­ чайной сложностью и зависит от ряда обстоятельств, трудно

поддающихся математическому учету. Поэтому отразить в од­ ной простой аналитической формуле все многообразие законо­ мерностей, протекающих при разрушении горных пород, до

настоящего времени не удалось.

Впроцессе механического разрушения твердых тел мине­ рального происхождения энергия расходуется на деформацию тела, образование новых поверхностей, преодоление внешнего трения между раздробляемым телом и дробящими частями машины, а также на преодоление всякого рода вредных сопро­ тивлений в самой машине.

Вгрубом приближении можно считать, что полезная рабо­

та при разрушении твердого тела в основном расходуется на деформацию и образование трещин раскола.

Первая из приведенных гипотез не учитывает расхода рабо­ ты на деформацию дробимого тела, что имеет существенное значение при дроблении больших кусков (крупное, среднее

и отчасти мелкое дробление). Вторая гипотеза учитывает первый фактор, но исключает второй, т. е. работу на образо­ вание трещин раскола (получение новых поверхностей). Последнее обстоятельство имеет большое значение при тонком измельчении. Гипотеза Риттингера и объемная гипотеза Кирпи-

мая в процессе дробления куска породы в общем случае (при комбинированном действии дробящих деталей), равна

dA = K}dV-\-KsdS. (И)

Последнее уравнение предложено акад. П. А. Ребиндером,

Л. А. Шрейнером и Л. Н. Жигач в 1950 г. [2]. Бонд предложил новую гипотезу —- промежуточную между гипотезами Риттин­ гера и Кирпичева — элементарная работа пропорциональна приращению среднегеометрического между объемом и поверх­ ностью

На базе объемной гипотезы Кирпичева, где величины раз­ рушающих напряжений о2 и модулей упругости Е хорошо

известны, а также последующего теоретического изучения процесса дробления, советскими учеными создана практически приемлемая теория, позволяющая определить расчетным путем основные параметры создаваемых дробилок—мощность дви­ гателя, наивыгоднейшую скорость, производительность, наи­

большие усилия и т. п.

3. Физико-механические свойства углей

Удельный вес угля’ определяется степенью углефикации его органической массы, содержанием и составом минераль­ ных примесей.

Из петрографических ингредиентов угля наибольшим удель­ ным весом обладает фюзен. В пересчете на беззольное и без­

углей и антрацитов в зависимости от выхода летучих приво­

дится в табл. 2.

12 Дробление

Следует различать удельный вес угля и его органической массы. Удельный вес органической массы, изменяющийся обыч­ но в пределах 1,2—1,7, дает более травильное представление о действительной плотности угольного вещества вне зависимос­ ти от минеральных примесей.

Насыпной вес угля определяется удельным весом угольного вещества и объемом свободных промежутков между угольными

частицами

При постоянном объемном весе угольных частиц насыпной вес будет зависеть от степени заполнения данного объема угольным веществом.

Твердость характеризует способность тела сопротивляться проникновению в него другого тела. Количественная оценка

этого качества (твердости) определяется сравнением с десятью эталонами шкалы Мооса.

Твердость горных пород (шкала Мооса)

циты).

Крепость характеризуется способностью тела сопротивляться разрушению и разрушающим напряжениям сжатию. Крепость горных пород оценивается по шкале проф. М. М. Протодьяконова (табл. 3). Коэффициенты крепости по Протодьяконову для углей соответствуют 2—4.

Крепость углей в значительной степени характеризует их дробимость.

Прочность. Под механической прочностью углей понимают способность их сопротивляться воздействию внешних механи­ ческих усилий.

Прочность углей учитывается при выборе типа горных ма­ шин, целесообразности товарной рассортировки углей, при выборе антрацитов для производства термоантрацитов и др.

Для характеристики прочности угля наиболее часто поль­ зуются величиной сопротивления сжатию. Существует зави­ симость между прочностью углей и их петрографическим

14 Дробление

составом. Угли, содержащие более 12% витрена, имеют проч­ ность 23—80 кг/см2. Угли с содержанием витрена менее 12% обладают прочностью 168—346 кг/см2.

Другие петрографические составляющие угля — кларен, дю-

рен и фюзен— существенно различаются по прочности. Напри­ мер, дюрен, когда он присутствует в угле, является самым

прочным компонентом из всей группы. Сопротивление дюрена сжатию 900 кг/см2.

Хрупкость. Способность тела разрушаться без пластических

деформаций [3] в результате внешнего воздействия обычно по­ нимается как его хрупкость. В свою очередь хрупкость углей определяет их крошимость. При механической обработке хруп­ кие угли дают низкий процент выхода крупных классов, а при транспортировке увеличивают поверхность рыхлой смеси, кото­ рая создает благоприятные условия для самовозгорания, что приводит к потере ими коксующейся способности и к прочим

изменениям, сопутствующим их окислению.

При мелком дроблении хрупких углей наблюдается обиль­ ное пылеобразование.

Для измерения хрупкости углей часто пользуются так назы­

ваемой барабанной пробой. Испытываемую навеску угля весом

1000 г (исходная крупность 6—10 мм) загружают в цилиндри­

этого уголь просеивают на ситах. Хрупкость оценивается как процент среднего уменьшения размера частиц после обработки в мельнице. Если средний размер частиц после обработки соста­ вил 75% Первоначального размера, то хрупкость угля равна

25%.

Другим методом определения хрупкости является испыта­ ние на сбрасывание. Установлено, что барабанная проба больше соответствует оценке поведения углей в жестких условиях, испытание на сбрасывание — в более мягких условиях.

В табл. 4 приводится среднее значение хрупкости углей различной степени обуглероживания.

Дробимость или измельчаемость — способность горных по­ род сопротивляться механическому разрушению.

Дробимость обусловливается совокупностью ряда физи­ ческих свойств, включающих твердость, прочность, хрупкость, вязкость, трещиноватость и т. д.

Испытания на дробимость и измельчаемость угля имеют большое практическое значение для расчета производительно­ сти измельчительной аппаратуры, выбора схем дробления и из­

мельчения, определения величин циркулирующих нагрузок, по­ лучения требуемого гранулометрического состава дробленых и измельченных продуктов.

* Хрупкость определена барабанной пробой при длитель­ ности обработки 3 часа.

Относительная оценка измельчаемое™ дается путем сравне­ ния испытываемых образцов топлива с каким-либо одним, при­

нимаемым за эталон (обычно АШ).

Лабораторное определение коэффициентов измельчаемое™ может быть выполнено двумя способами:

1) сравнением потребляемого количества энергии при до­ ведении одинаково приготовленных испытываемых образцов уг­

Наибольшее распространение получил второй способ, т. е. измельчение испытуемого образца в течение одного и того же промежутка времени.

Испытание на измельчаемость может быть выполнено как в

условиях периодического открыто-циклового способа (размоло-

способность углей СССР по методу ВТИ), так и в условиях пе­ риодического замкнуто-циклового способа измельчения (метод

ЦКТИ). Наиболее распространенным является метод ВТИ [4]. Определение коэффициента измельчаемостн по методу ВТИ проводится в шаровой мельнице 270 X 210 мм с числом оборо­ тов 41 в минуту. Фарфоровые шары, весящие 6 кг, имеют ди­ аметр 35 мм, весящие 2 кг — диаметр 15 мм. Навеска испыты­ ваемого угля 500 г. Исходная крупность 2,36—3,32 мм в воздушносухом состоянии. Время измельчения 15 мин. Измель­ ченный уголь подвергается ситовому анализу на сите с от­

верстиями 0,088 мм.

Исследованиями установлено, что остаток на сите с отвер­ стиями, в зависимости от времени измельчения, определяется по следующей формуле:

_ / / У’5

/ — продолжительность измельчения, мин.;

которого стандартного (эталонного) топлива, которое при из­ мельчении в вышеуказанных условиях в течение 15 мин. дает остаток на сите 0,088 мм 70%.

Принимая время измельчения для испытываемого образца t = 15 мин., имеем

/.100\ЧР_,эт/; КТО \1/Р

ta V"/?J ~ta \п R„) ;

(16)

Это отношение времени измельчения эталонного топлива до остатка 36,8% ко времени измельчения испытываемого топлива до того же остатка принимается за коэффициент измельчае­ мости.

Поскольку производительности мельниц обратно пропорцио­

нальны времени измельчения, затраченному на получение про­ дукта заданной тонкости, то коэффициент измельчаемости К будет равен отношению производительности мельниц на испы­ туемом угле Q к производительности мельницы на эталонном

по принципу раздавливания в соединении с раскалыванием и изломом (рис. 2, а). Конструктивно отличаются характером движения подвижной щеки, способом ее крепления и механиз­ мом привода.

вания, но в соединении с раскалыванием и изломом, как в ще­ ковых дробилках (рис. 2, б).

Дробление осуществляется в период сближения почти кон­

Рис. 2. Основные типы дробилок и мельниц:

а — щековые: б — конусные; в — валковые; г — бегуны; д — кофейные мельницы: е — дезинтеграторы; ж — молотковые; з — шаровые и стержневые мельницы

Различают конусные дробилки для крупного дробления гира-

ционные и конусные дробилки (с консольным валом) для сред­

него и мелкого дробления.

3. Валковые дробилки (рис. 2, в) с параллельными цилинд­ рическими валками — гладкими (раздавливание) или зубчаты­ ми (раскалывание). Последние различают одновалковые и двух­ валковые. Кроме того, имеются валковые дробилки с рифленой поверхностью валков.

4. Молотковые дробилки (рис. 2, ж), работающие ударами,

наносимыми движущимися частями самой машины, иногда с добавлением истирающего или разрывающего действия. Молот­ ки, укрепленные на вращающемся валу, раскалывают падаю­ щие на них куски непосредственно либо отбрасывают их с боль­ шой скоростью на броневую плиту, где происходит додрабливание.

5. Стержневые дробилки (дезинтеграторы) (рис. 2, е), в ко­ торых дробление достигается ударами вращающихся в проти­

воположные стороны дисков с жестко укрепленными на них стержнями (пальцами).

6.Шаровые и стержневые мельницы (рис. 2, з), работающие

18 Дробление

и т. п., отчасти с истиранием, причем удары наносятся периоди­ чески. К ним относятся также несколько конструктивных типов машин.

7. Мельницы с вращающимися частями, работающими непре­ рывно, отчасти с истиранием, отчасти раздавливанием. К ним относятся бегуны (рис. 2, г), кофейная мельница (рис. 2, д), а также центробежные и пружинные мельницы с вращающимися дробящими частями, надавливание которых производится цент­

робежной силой инерции или пружиной.

Учитывая физико-механические свойства углей, для дроб­ ления применяются одновалковые и двухвалковые зубчатые дробилки, игольчатые и пиковые дробилки, молотковые дро­ билки, дезинтеграторы, дробилки для избирательного дроб­ ления.

5. Валковые дробилки

Одновалковые и двухвалковые зубчатые дробилки

Одновалковые и двухвалковые зубчатые дробилки полу­ чили наиболее широкое применение на предприятиях угольной

промышленности для крупного и среднего дробления камен­ ного угля, антрацита и сланца.

Одновалковые зубчатые дробилки (табл. 5) разделяются на дробилки со сплошной щекой и дробилки с колосниковой ре­