Теоретическое введение. На обогатительные фабрики поступает руда, состоящая из кусков различной крупности

На обогатительные фабрики поступает руда, состоящая из кусков различной крупности. Характеристика крупности руды определяется системой отработки месторождения, мощностью рудных тел, прочностью руды, производственной мощностью карьера или рудника и другими факторами.

Перед обогащением руде необходимо придать такую крупность, при которой зерна полезных минералов и пустой породы будут представлены в свободном виде и могут быть отделены друг от друга. Для этого в качестве подготовительных операций применяются дробление и измельчение, которые по своей физической сущности являются одинаковыми процессами.

Раскрытие минералов при дроблении и измельчении происходит вследствие разрушения кусков руды под действием внешних нагрузок. Для разрушения кусков руды необходимо преодолеть силы сцепления между отдельными кристаллами и внутри кристаллов. Эти силы определяют прочность полезного ископаемого. В то же время его прочность зависит от дефектов внутренней структуры, например, наличия внутренних ослабленных зон (трещин, включений).

При рассмотрении процесса разрушения его необходимо относить к горному массиву, блоку мас­сива, отдельному куску или к элементам куска различных разме­ров. Применительно к горным породам можно выделить три масш­табных уровня: субмикроскопический (разрыв атомных и молеку­лярных связей); микроскопический (возникновение и развитие микротрещин, плоскостей скольжения, разрыв связей между отдель­ными кристаллами, зернами и их разрушение; процесс разрушения можно наблюдать в микроскоп); макроскопический (развитие тре­щин и других дефектов разрушения, которые можно наблюдать ви­зуально).

При изучении процесса механического разрушения особую роль приобретают физико-химические свойства материала, т.к. они опреде­ляют величины предельно допустимых напряжений и деформаций, при достижении которых появляются дополнительные очаги микро- и макроразрушения. Механические свойства горных пород в лите­ратуре принято характеризовать большим количеством показателей, к которым относятся: прочность на растяжение (раскалывание), прочность на сжатие, крепость, твердость, агрегативная твер­дость, хрупкость, контактная прочность, дробимость. Определе­ние численного значения указанных показателей производится на образцах правильной формы при определенных условиях проведения испытаний, поэтому получаемые значения во всех случаях услов­ны, т.е. при других условиях проведения опытов определяемые показатели будут иметь другие значения.

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

Так как физико-механические свойства у большинства мате­риалов неоднородны, а методы разрушения, используемые в различ­ных типах машин, неидентичны, то принято оценивать способность материа­лов разрушаться применительно к определенным типам машин и про­цессов. В соответствии с этим дробимость материалов определяют на установках, идентичных проектируемым по способу дробления материала, для оценки которого используют определенные пока­затели.

Аппараты, в которых осуществляется дробление руды, называются дробилками. Они отличаются по принципу устройства механизма, создающего разрушающее воздействие, и по способу воздействия на минеральные агрегаты.

На обогатительных фабриках в основном используют конусные и щековые дробилки, а также валковые и ударного действия. Показатели относительной дробимости руд К и R принято оценивать по показателям дробления в дробилках следующими величинами:

K = ; (1)

R = (2)

где Q, Q_Э – производительность дробилки по готовому продукту при дроблении соот­ветственно исследуемой и эталонной руды;

d_И, d_Э – номинальная крупность продукта дробления для исследуемой и эталонной руды. Номинальная крупность соответствует размеру отверстия сита, через которое проходит 95% данного продукта.

Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления руд и строительных материалов. Дробящими органами являют­ся неподвижная плита (щека), закрепленная в корпусе, и подвиж­ная плита, совершающая качания вокруг оси. Дробление материала происходит в пространстве между плитами раздавливанием, частично раскалыванием и изломом кусков. Руда загружается сверху в пространство между плитами и дробится в момент их сближения, а дробленый материал разгружается через выходную щель периодически при каждом отходе подвижной плиты. Щековые дробилки выпускаются двух типов: с простым (по дугам окружностей) и сложным (по замк­нутым кривым) движением подвижной щеки. Внутренние поверхности плит футеруются сменными ребристыми плитами из марганцовистой стали.

На рис. 1, а схематично показана дробилка с простым движе­нием щеки (типа ЩДП). Подвижная щека 2 подвешена на оси 11 и получает движение от эксцентрикового вала 4, на эксцентрике которого свободно висит вертикальный шатун 7. В нижнюю часть шатуна с обеих сторон через вкладыши упираются распорные пли­ты 8, закрепленные противоположными концами – одна в подвижную щеку, вторая в стенку станины. Для изменения ширины разгрузоч­ной щели дробилки упор передвигают и закрепляют винтом 5. К подвижной щеке прикреплены штанга 9 с пружиной 6, оттягиваю­щие щеку при обратном ходе. При вращении эксцентрикового вала подвижная щека получает маятниковые качания, приближаясь и от­даляясь от неподвижной щеки 1 станины 10.

Щековая дробилка со сложным движением щеки (рис. 1, б) от­личается тем, что подвижная щека подвешена на эксцентрике вала и внизу соединяется с одной распорной плитой, которая опирает­ся на регулировочное устройство у задней стенки станины.

Крупность дробленого продукта зависит как от прочностных характеристик горной породы, так и от конструктивных особеннос­тей дробилки – характера движения подвижной щеки, формы поверхности (футеровки) щеки, соотношения размеров рабочей зоны, угла захвата, образуемого плоскостями подвижной и неподвижной щеки, частоты вращения рабочего вала, размера разгрузочного отверстия. Номинальной шириной разгрузочного отверстия считает­ся размер b, равный расстоянию от вершины выступов футеровки на одной щеке до наиболее удаленной точки впадины на противопо­ложной щеке в разомкнутом положении щек.

Пускают щековую дробилку только вхолостую (без руды). Если при работе вхолостую не наблюдается ненормального шума (стука, дребезжания, скрипа и т.д.), дробилку загружают рудой. Останавливать щековую дробилку можно только после выпуска всего оставшегося в рабочей зоне материала.

Рис. 1. Схемы дробилок с простым (а) и сложным (б) движением щеки.