Процессы дробления и измельчения

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 18Следующая ⇒

До 10 % электроэнергии, производимой в мире, расходуется на дробление и измельчение твердых материалов, поэтому при проведении этих процессов необходимо соблюдать принцип: «не дробить ничего лишнего».

Дробление и измельчение – процессы последовательного уменьшения размеров кусков (зерен) полезных ископаемых и различных материалов путем разрушения их действием внешних сил, преодолевающих внутренние силы сцепления, связывающие между собой частицы твердого вещества. С физической точки зрения принципиальной разницы между дроблением и измельчением нет. Условно считают, что при дроблении получают продукты преимущественно крупнее 5 мм, а при измельчении – мельче 5 мм. Для дробления применяют дробилки, а для измельчения – мельницы.

Процессы дробления и измельчения по своему назначению могут быть подготовительными, самостоятельными и избирательными.

Целью подготовительного дробления и измельчения полезных ископаемых перед их обогащением является раскрытие (разъединение) минералов при минимальном их переизмельчении в результате разрушения минеральных сростков. Конечная крупность дробления или измельчения определяется крупностью вкрапленности извлекаемых минералов. Чем полнее раскрыты зерна разделяемых минералов, тем эффективнее последующий процесс обогащения.

Если минералы обладают резко различными физико-механическими свойствами, то в результате дробления или измельчения более твердые и прочные из них будут представлены более крупными кусками и зернами, чем хрупкие и менее твердые минералы. Такое дробление или измельчение называется избирательным и применяется для обогащения по крупности и прочности.

Дробление и измельчение называются самостоятельными, если получаемый продукт является товарным и подлежит непосредственному использованию (например, переработка известняков и доломитов, камня при изготовлении щебня, угля на электростанциях или для коксохимических производств и др.). Крупность дробленых или измельченных продуктов в этом случае определяется соответствующими стандартами.

Дробление и измельчение применяется для доведения горных пород, минерального сырья и других материалов до необходимой крупности, требуемого гранулометрического состава или заданной степени раскрытия минералов. При этих процессах куски, зерна и частицы материалов разрушаются под действием внешних сил (механических, тепловых, электрических и др.). Эти силы направлены на преодоление внутренних сил сцепления, связывающих между собой частицы твердого вещества.

В зависимости от характера внешних сил, применяемых для дробления и измельчения, различают следующие применяемые в промышленности процессы:

- обычное дробление и измельчение, осуществляемое за счет использования обычных механических сил;

- самоизмельчение при взаимном воздействии зерен друг на друга;

- электрогидравлическое дробление под воздействием ударных волн, возникающих при прохождении электрического заряда через жидкость;

- взрывное дробление или измельчение, основанное на разрушении пород под действием внутренних сил растяжения при быстром снятии с них внешнего давления;

- вибрационное измельчение в поле вибрационных сил;

- центробежное измельчение в центробежном поле;

- струйное измельчение за счет кинетической энергии движущихся с высокой скоростью навстречу друг другу частиц.

Наиболее широко из них используется на предприятиях строительной, горно-химической, угольной и других отраслей промышленности обычное дробление, измельчение и самоизмельчение.

В промышленности строительных материалов согласно генетическому признаку наиболее широко используют для переработки следующие важнейшие виды строительных горных пород: магматические (изверженные); осадочные; метаморфические (видоизмененные).

Магматические (изверженные из вулканической лавы) породы делятся:

- на глубинные, медленно остывшие под давлением и имеющие кристаллическое строение (гранит, сиенит, диорит, габбро);

- излившиеся, быстро застывшие на поверхности, стекловидные (базальт, порфирит, диабаз, андезит).

Плотность магматических пород изменяется от 2600–2800 кг/м³ (граниты, порфиры) до 2900-3300 кг/м³ (габбро, базальты); соответственно предел прочности на сжатие – от 120–250 до 250–400 МПа.

Осадочные породы делятся:

- на разрушенные механическим выветриванием обломочные породы (песчаники, валуны, гравий, песок, глыбы, галька, щебень, глинистые тонко-обломочные породы);

- образовавшиеся вследствие растворения пород в воде с последующим осаждением. Сюда относятся такие подгруппы осадочных горных пород, как карбонатные (известняк, доломит, мергель, известковый туф), кремнистые (трепел, кремень, кремнистый туф), сернокислые (гипс, ангидрит);

- органогенные породы, образовавшиеся в результате жизнедеятельности микроорганизмов и скопления их твердых частиц (известняки, ракушечники, мел, мергель, опока, диатомит).

Физико-механические свойства осадочных горных пород весьма разнообразны. Средняя плотность известняков составляет 1700–2600, доломита – 2700–2900, гипса – 2200, мергеля – 1900–2500, известкового туфа – 1400–1700, трепела – 500–1300 кг/м³, соответственно предел прочности на сжатие для указанных горных пород: до 200, 60–150, до 80, до 90, 10–15, до 10 МПа.

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались в результате изменений под воздействием высоких температур, давлений и других процессов разложения и распада. К ним относятся: гнейсы со средней плотностью 2400–2800 кг/м³ и пределом прочности на сжатие от 100 до 200 МПа; мраморы со средней плотностью 2600–2800 кг/м³ и пределом прочности на сжатие от 50 до 300 МПа; кварциты со средней плотностью 2800–3000 кг/м³ и пределом прочности на сжатие от 100 до 400 МПа.

Горные породы отличаются друг от друга не только по происхождению и минеральному составу, но также по строению (структуре) и сложению (текстуре). Первая в основном обусловлена размерами и формами минеральных агрегатов, степенью их кристалличности; вторая – слоистостью, пористостью и трещиноватостью.

В определение понятия структура (строение) горной породы входит также способ связей между минеральными составляющими. Например, в песках минеральные зерна находятся в простом соприкосновении друг с другом; в песчаниках минеральные зерна сцементированы карбонатным, гипсовым, глинистым или другим каким-либо цементирующим веществом; в гранитах, мраморах и других породах минеральные зерна «спаяны» друг с другом; иногда минеральные зерна могут быть заключены в стекловидную массу.

Текстура (сложение) горных пород – это способ их построения, выраженный в пространственном взаиморасположении минеральных масс, составляющих горную породу. С текстурными особенностями связана анизотропия горных пород в продольном и поперечном направлениях, а также масштабный фактор, которым объясняется увеличение удельной прочности твердых тел по мере уменьшения их линейных размеров. Выделяются структуры полнокристаллические и неполнокристаллические, различной зернистости, слоистости, однородные, пористые, трещиноватые и др. Для магматических горных пород большей частью свойственно массивное сложение, которое возникает путем более или менее равномерного остывания и кристаллизации магматических масс на глубине. В случае, когда магма изливается на поверхность (при извержении вулканов), она образует ряд покровов и потоков шлакового, пузырчатого и других видов сложений. Наиболее характерным для пород осадочного происхождения является слоистое сложение, когда минеральные массы распределены в объеме горной породы слоями. Отдельные слои представляют собой плитообразные тела, образовавшиеся путем последовательного накопления минеральных масс. Для метаморфических пород характерно сланцеватое сложение. В этом случае горная порода расчленяется на отдельные плиты по плоскостям, получившим название плоскостей сланцеватости.

Для процессов разрушения наиболее важными характеристиками горных пород являются их прочность (крепость), дробимость, измельчаемость и абразивность.

Прочность – это свойство материала сопротивляться разрушениям под действием напряжений, возникающих от нагрузок и других факторов. Строительные горные породы, подвергаясь различным нагрузкам, испытывают напряжение сжатия, растяжения, изгиба, среза и удара. Горные породы хорошо сопротивляются сжатию, слабее растяжению, изгибу, удару. На растяжение они выдерживают нагрузку в 10–15 раз меньшую, чем на сжатие.

Исходя из пределов прочности на сжатие и растяжение, все горные породы можно представить в виде табл. 2.1.

Таблица 2.1

Прочность горных пород

Прочность	Очень низкая	Низкая	Средняя	Высокая	Очень высокая
При сжатии, МПа	менее	40–60	60–120	120–250	более 250
При растяжении, МПа	менее 5	5–8	8–11	11–14	более 14

Крепость горных пород характеризует сопротивляемость их технологическому разрушению (бурению, взрыванию, отбойке, отделению пласта породы и т.п.). Наибольшее распространение получила классификация горных пород по крепости, предложенная проф. М.М. Протодьяконовым, в основу которой положен коэффициент крепости f, показывающий во сколько раз крепость данной породы при сжатии больше или меньше крепости условной породы с прочностью при сжатии 10 Мпа, т.е. (где – прочность породы при сжатии, Мпа).

Дробимость является косвенной характеристикой прочности зерен горной породы, определяемой путем сжатия (раздавливания) стандартной нагрузкой в стандартном цилиндре. Марка по дробимости означает допустимые величины потерь при отсеивании на контрольном сите.

Под измельчаемостью материала исходной крупности понимается его способность с большей или меньшей степенью легкости превращаться при измельчении в продукт заданной крупности.

Абразивность характеризует спосбность горных пород изнашивать рабочие органы в процессе дробления и измельчения при трении. Абразивность оценивают по износу металла, контактирующего с горной породой.

Дата добавления: 2015-12-19; просмотров: 35; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!