Особенности процесса дробления

Дроблением называется процесс измельчения крупных кусков каменного материала до требуемого размера. В зависимости от круп­ности кусков конечного продукта различают крупное (125... 250 мм), среднее (20...70 мм) и мелкое (5...20 мм) дробление. Разнообра­зие типов и конструкций дробильного оборудования предопределено многообразием физико-механических свойств и размеров измельчаемых материалов и готового продукта. По принципу дей­ствия и характеру воздействия на измельчаемый материал разли­чают такие способы разрушения, как раздавливание, раскалыва­ние, удар и истирание.

При раздавливании материал разрушается, главным образом, вследствие того, что при сжатии кусков их деформация становится больше упругих деформаций. При ударе причиной разрушения становится значительное превышение скорости роста напряжений над скоростью распространения деформаций в объеме кусков материала. При раскалывании материал разрушается вследствие создания в его объеме небольших зон с очень высокой концентрацией напряжений, превышающих предел его прочности. При истирании поверхность материала разрушается в результате ее износа.

В дробильных машинах указанные способы разрушения используют в различном сочетании. Например, крупное дробление прочных материалов в щековой дробилке производится в основном раздавливанием, которое сопровождается раскалыванием (при неровной поверхности дробящих плит) и ударом, так как рабо­чие части дробилки движутся с большой скоростью. Кроме того, материал подвергается деформациям изгиба при соответствующей форме дробящих поверхностей и кусков материала. По принципу действия и конструкции различают щековые, конусные, роторные молотковые и валковые дробилки. В каждой их них реализован оригинальный принцип разрушающего воздействия на каменный материал, позволяющий обрабатывать и получать его куски разной формы и размеров. Для тонкого измельчения материала применяют мельницы, принципы действия которых также достаточ­но разнообразны.

Щековые дробилки применяют для крупного первичного дроб­ления весьма прочных материалов. Для этих же целей используют конусные дробилки крупного и повторного дробления. Дробилки ударного действия применяют для измельчения хрупких материа­лов небольшой прочности. В этих дробилках обеспечивается высо­кая (10 — 30 раз) степень измельчения. Шаровые мельницы при­меняют для тонкого помола, когда необходимо получить порош­кообразные материалы, цементный клинкер, минеральный по­рошок и т. п.

Процесс дробления зависит от многих факторов случайного характера и трудно поддается расчету. Например, нельзя заранее предусмотреть размеры готового продукта, так как от воздействия рабочих частей машины наряду с крупными кусками образуется то или иное количество каменной мелочи, а в некоторых случаях разрушение начинается только после неоднократного воздействия рабочих частей на один и тот же кусок камня. Прочность, плот­ность, форма и состояние поверхности камня, а также различное сочетание этих и других (в том числе неизвестных) факторов за­трудняют математическое описание процесса измельчения. Суще­ствует несколько гипотез, объясняющих с тех или иных позиций причины и характер разрушения каменного материала, происхо­дящего при его дроблении, причем использование любой из них предполагает ряд допущений, позволяющих избежать громоздкости формул и вычислений. К числу общепринятых в теории дробле­ния допущений относятся, во-первых, идеализация формы кус­ков материала сведением их разнообразия к кубической или сфе­рической, во-вторых, принятие постулата изотропности свойств каменного материала, т. е. их одинаковости по всем направлениям. Выделяют поверхностную и объемную гипотезы дробления. По­верхностная гипотеза больше соответствует процессам истирания и отчасти раскалывания, применяемым при мелком дроблении и тонком измельчении. Объемная гипотеза ближе крупному и сред­нему дроблению, при котором измельчение материала происхо­дит в основном из-за раздавливания и ударов. Объемная гипотеза находит применение при расчете энергетических параметров дро­бильных машин и дает удовлетворительные результаты при опре­делении работы, мощности привода и усилий в дробилках для крупного и среднего дробления. Использование поверхностной гипотезы для определения этих показателей оказывается затруд­нительным из-за отсутствия простого и надежного способа опре­деления поверхности, образованной при дроблении и особенно при тонком измельчении. При ее использовании также необходи­мо принимать во внимание, что измельченный до нужной дис­персности материал продолжает некоторое время находиться в зоне воздействия рабочих частей машины, поглощая энергию.