Основные стадии дробления и измельчения.

Величина степени измельчения i в значительной степени определяет выбор дробильно-размольного оборудования и его параметры. В промышленных условиях с целью обеспечения высокой эффективности измельчения исходного материала от начальной до конечной крупности этот технологический процесс чаще всего реализуется в несколько стадий с последовательным переходом от крупного дробления к более мелкому и последующему помолу с постадийным разделением сыпучего материала по классам. Таким образом каждая стадия проводится на отдельном измельчителе, тип которого соответствует получению сыпучего материала требуемого фракционного состава.

Степень измельчения i на одном типе размольного оборудования может находиться в пределах 5 – 50. Поэтому при значительных общих степенях измельчения, например d_к/d_н=300 (где d_н = 900 мм, d_к =3 мм, i = 900/3 = 300). Можно применить, в частности, такие стадии дробления: i₁ = 5, i₂ = 6 и i₃ = 10. В этом случае i_общ = i₁* i₂* i₃ = 5*6*10 = 300.

Таблица 2

Стадии дробления и измельчения

Стадии	Максимальный размер куска (зерна), мм
	До измельчения	После измельчения
Дробление: Крупное Среднее Мелкое Измельчение Крупное Среднее Тонкое Сверхтонкое	≥500 100…500 50…100 20…100 5…50 1,0…10 0,1…1,0	100.. 400 20... 100 4. ..20 1,0. ..4,0 0,1...1,0 0,01...0,1 <0,01

При проектировании или выборе готового дробильно-размольного оборудования необходимо знать прочность измельчаемого материала, т.е. его способность сопротивляться разрушению под действием внешних силовых факторов.

Прочностные характеристики измельчаемых материалов оценивают пределами прочности при сжатии σсж, растяжении - σр, определяемые экспериментальным путем по величине разрушающего усилия при испытании образцов кубической или цилиндрической формы при одноосном нагружении.

Существует классификация материалов в зависимости от значений предела прочности на сжатие σсж (МПа):

мягкие – σсж < 10 МПа;

средней прочности – σсж =10÷50 МПа;

прочные – σсж > 50 МПа.

Для добываемых природных материалов характерна большая неоднородность структуры и разброс механических свойств. Это является следствием анизотропии исходных материалов, наличия инородных включений, различной пористости, влажности и других дефектов. Так модуль упругости Е и σсж меняется в пределах 25÷30%. Тем не менее, при расчете усилий и энергозатрат связь нормальных напряжений σсж с деформацией ε описывают законом Гука σ = ε·Е, вводя в расчет усредненное значение модуля упругости материала Е.

Теории измельчения.

Основным вопросом теории измельчения является выявление зависимости между энергозатратами и степенью измельчения, формой и гранулометрическим составом получаемых дисперсных частиц, их физико-механическими свойствами и т.д. Многофакторность процесса измельчения, стохастичность (случайный характер) свойств измельчаемых материалов привели к тому, что существующие теории измельчения являются приближенными, учитывающими лишь наиболее важные рабочие параметры процесса измельчения и характеристики материала.

1. Теория П.Реттингера (1867г.): работа А при измельчении материала пропорциональна площади вновь образованной поверхности ΔF, т.е.

А = К₁∙ΔF, где К₁ – коэффициент пропорциональности

Теория Реттингера не учитывает затраты энергии на упругую деформацию дробимых тел, предшествующую их разрушению, и связывает расход энергии с конечным результатом процесса измельчения – степенью измельчения i. Эта теория адекватна (применима) в основном при мелком дроблении и помоле материалов.

2. Теория В.Л.Кирпичева (1874г.) и Ф.Кика (1885г.) оценивает энергию, расходуемую на упругое деформирование материала и следовательно к объему ΔV дробимого материала. Теория больше подходит для описания процесса крупного дробления

А = К₂∙ΔV

Условность рассмотренных теорий измельчения заключается в сложности переноса теоретических результатов на процессы измельчения реальных промышленных материалов, обладающих множеством различных физико- механических характеристик неучтенных описанными теориями.