Классификация дробилок

Дробилки

Для измельчения горных и каменных пород применяют специальные устройства — дробилки. Дробление сырья в них производится путем раздавливания, удара, раскалывания и истирания, а в некоторых случаях, и надлома. Наиболее дешевым методом дробления является раздавливание, а наиболее дорогим — истирание, требующее больших затрат электроэнергии. Для производства щебня, обычно, применяют дробилки, использующие технологию раздавливания, раскалывания и удара.

По механико-конструктивным признакам и методу дробления камня, различают следующие типы дробилок:

Щековые дробилки

Щековые дробилки получили наибольшее распространение среди других типов дробильного оборудования. Принцип их работы достаточно прост — горная порода измельчается раскалыванием между двумя массивными металлическими плитами, одна из которых совершает сложное вращательно-поступательное движение относительно другой. При этом пластина, закрепленная, в станине дробилки неподвижно называется неподвижная щека, а совершающая колебания — подвижная щека.

Дробление кусков породы и камня в щековых дробилках производится между двумя рифлеными металлическими плитами — щеками. Одна из них закреплена на станине дробилки неподвижно, другая совершает относительно неподвижной сложные колебательные движения. В некоторых конструкциях щековых дробилок подвижными являются обе щеки. Дробление породы в щековых дробилках происходит циклически — в момент сближения щек. Во время удаления щек друг от друга происходит заполнение пространства между ними горной породой (массой). Раздробленная часть породы высыпается в выпускную щель, расположенную в нижней части между щеками. Загрузка горной породы (горной массы) производится в верхний промежуток между щеками. Этот промежуток у щековых дробилок, называемый загрузочным отверстием, определяет размер кусков породы, допустимых для дробления на данной щековой дробилке и измеряется в миллиметрах (например, 1200×1500).

В некоторых конструкциях, с целью уменьшения амплитуды колебания подвижной пластины и, как следствие, уменьшения дисбалансных нагрузок на подшипники валов, обе щеки выполняются подвижными. По замыслу инженеров, должна возрасти и производительность таких дробилок. Однако, такая конструкция значительно сложнее, чем с одной подвижной пластиной и применяется редко.

В образованную между плитами щек клиновидную камеру подается горная порода, размер кусков которой ограничен впускным отверстием дробилки. Во время сближения щек куски породы измельчаются и вываливаются в нижнюю щель, размер которой калибруется по требуемым максимальным размерам раздробленного продукта на выходе. Далее измельченный продукт поступает на линии сортировки, где разделяется по фракциям или применяется в многофракционном виде.

Следует отметить, что за период использования идеи щекового дробления горной породы (а это более 100 лет), конструкторы и изобретатели разных стран пытались усовершенствовать кинематику дробилок, устраняя характерные конструктивные недостатки, присущие этим машинам.

Основной недостаток классической конструкции — повышенный износ пластин-щек при совершении вертикальной составляющей перемещения. Если дробимый материал имеет высокую абразивность и прочность, бронеплиты щек изнашиваются быстро, особенно в средней части.

Это связано с тем, что плиты не только сдавливают породу, но и трутся о ее куски при совершении сложного перемещения. Этот недостаток значительно уменьшен в конструкциях с кинематическим приводом, где плиты совершают, преимущественно, осевое горизонтальное перемещение, т. е. вертикальная составляющая минимальна. Механизмы такого типа называют щековыми дробилками с простым движением щеки.

Обычно для перемещения подвижной щеки (или щек) в таких конструкциях применяется кривошип или кулачковый вал.

Тем не менее, щековые дробилки такой конструкции не получили широкого распространения из-за сложности и меньшей надежности. Кроме того, при поступательном сближении и удалении щек, нижняя часть дробильного клина работает более эффективно, поскольку относительное перемещение между плитами здесь значительно выше. Это нередко приводит к залипанию выходного отверстия дробильного агрегата мелкими частицами. Обычно для перемещения подвижной щеки (или щек) в таких конструкциях применяется кривошип или кулачковый вал.

Тем не менее, щековые дробилки такой конструкции не получили широкого распространения из-за сложности и меньшей надежности. Кроме того, при поступательном сближении и удалении щек, нижняя часть дробильного клина работает более эффективно, поскольку относительное перемещение между плитами здесь значительно выше. Это нередко приводит к залипанию выходного отверстия дробильного агрегата мелкими частицами.

При перемещении плит в горизонтальной и вертикальной плоскостях, как это осуществляется в классической конструкции с эксцентриковым валом, дробимый продукт передвигается не только под действием собственной массы и силы тяжести, но и подталкивается подвижной плитой (щекой) при ее вертикальном перемещении.

Производительность щековых дробилок зависит от многих параметров:

· величины загрузочного отверстия;

· степени дробления;

· частоты колебания подвижной щеки (или щек);

· хода подвижной щеки (щек);

· угла захвата породы;

· плотности и прочности дробимой породы или камня.

Обычно производительность щековых дробилок варьирует в пределах от 1 до 500 т/час.

К основному достоинству щековых дробилок можно отнести простоту конструкции, обслуживания и ремонта.

Недостатки — большой удельных расход электроэнергии, вибрация при работе, вызывающая повышенный износ многих элементов конструкции — подшипников, соединений и т. д., выдача неравномерного по крупности продукта, склонность к забиванию рабочего пространства негабаритными кусками породы (горной массы), особенно влажной, и при неравномерной подаче.

Конусные дробилки

Конусные дробилки выгодно отличаются от щековых тем, что процесс дробления породы в них осуществляется непрерывно, т. е. отсутствует холостой ход.

Куски породы раздавливаются в пространстве между двумя коническими поверхностями, образованными подвижным органом и неподвижной конусообразной чашей.

Дробление породы в конусных дробилках осуществляется в кольцевом пространстве, образованном наружной неподвижной конической чашей и расположенным внутри этой чаши подвижным дробящим конусом. Подвижный конус совершает сложное вращательное движение внутри неподвижной конической чаши. При сближении поверхностей неподвижного и подвижного конусов, порода дробится, а при удалении — раздробленная масса опускается вниз и высыпается в разгрузочное отверстие.

Такая конструкция используется, когда необходимо измельчить руду черных или цветных металлов, а также не очень крупные куски неметаллических руд.

Следует отметить также, что, при прочих равных условиях, лещадность щебня получаемого при помощи конусных дробилок ниже, чем щековых.

Конический рабочий орган совершает вращательно-колебательное (гирационное) движение внутри чаши-основания, измельчая подаваемые в верхнюю загрузочную кольцевую щель породу. Готовый продукт удаляется под действием силы тяжести в нижнее разгрузочное отверстие.

Технологически конусные дробилки подразделяют на дробилки крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления. Конструктивное отличие между этими дробилками заключается не только в размерах рабочих органов, но и в соотношении высоты конусов к диаметру основания. У дробилок крупного дробления такое соотношение выше, т. е. конус узкий и высокий (угол при вершине около 20 град.). Загрузочная щель широкая и позволяет принимать куски породы размером до 1200 мм, например дробилка ККД-1500/300 (здесь 1500 — ширина приемной щели, а 300 — диаметр разгрузочного отверстия).

У конусных дробилок среднего и мелкого дробления угол конической поверхности рабочих органов больше (до 100 град.), т. е. соотношение высоты конуса к диаметру его основания меньше.

Форма дробящей поверхности конусных дробилок не образует правильный конус. На различных ступенях и участках взаимодействия кусков руды с рабочими органами прилагаются разные дробящие нагрузки. Это достигается ступенчатым или плавным изменением угла конической поверхности по высоте конуса.

Основным недостатком дробилок такого типа является повышенная энергоемкость технологии дробления, громоздкость и металлоемкость конструкции. Преимущества — высокая производительность и непрерывный цикл воздействия на дробимый материал.

Проблема попадания между рабочими органами недробимого материала решена при помощи пружинной подвески неподвижной конической чаши к раме. При заклинивании дробилки из-за попадания твердого куска породы, чаша слегка опускается или смещается в сторону, увеличивая тем самым выпускной проем, и недробимый элемент удаляется под действием силы тяжести. Следует отметить, что такая конструкция применяется лишь в конусных дробилках среднего и мелкого дробления.

Среди новаторских решений для конструкций конусных дробилок можно отметить применение в качестве привода подвижной конической головки вибраторов дебалансного типа, сообщающих подвижному дробящему конусу вибрацию, что обеспечивает высокую степень дробления. Дебалансиры позволяют устранить вибрацию агрегата и необходимость применения тяжелых фундаментов. Дробилки такого типа называют инерционными конусными дробилками.

К достоинствам такой конструкции можно отнести возможность запуска при загруженном рабочем пространстве, при завале, более высокую производительность и качество дробления.

Среди недостатков — усложнение конструкции, повышение энергопотребления.

Конусные дробилки более экономичны и производительны, чем щековые, но имеют более сложную конструкцию. Они имеют большую массу и габариты, более сложны в обслуживании и ремонте.

Валковые дробилки

Дробление породы в валковых дробилках производится между двумя вращающимися навстречу друг другу горизонтально расположенными параллельными валами. Порода для дробления подается сверху, затягивается поверхностями валов в щель между ними и измельчается. Продукт дробления высыпается вниз.

По конструктивному исполнению рабочей поверхности различают гладкие, рифленые или зубчатые валки. Зубчатые валки обеспечивают лучший захват более крупных кусков руды или породы, а также более эффективное раскалывание кусков горной массы. Гладкие валки осуществляют дробление, преимущественно, раздавливанием.

Производительность валковых дробилок зависит от прочности породы, размера и скорости вращения валков, а также величины загрузочной щели.

Эти дробилки характеризуются диаметром и длиной валка. Для примера: валковая дробилка 1200×1200 имеет массу около 20 тонн и производительность 60−150 т/час.

Молотковые дробилки

Молотковые дробилки применяются для крупного, среднего и мелкого дробления хрупких материалов, таких, как известняк, гипс, асбестовые руды, мел, уголь.

Процесс дробления в этих дробилках осуществляется свободными ударами молотков, вращающихся со значительной скоростью по окружности. Куски породы дробятся не только от ударов молотков, но и при отражении от стенок корпуса дробилки. Измельченная порода высыпается в щели колосников.

Производительность молотковых дробилок зависит, в первую очередь, от физических свойств и влажности горной породы. Ширину щели между колосниками разгрузочного отверстия и расстояние между колосниковой решеткой и концом молотка регулируют в зависимости от требуемой крупности дробления и влажности горной массы.

Преимущества молотковых дробилок — компактность, высокая степень измельчения, простота конструкции.

Основной недостаток — быстрый износ молотков и колосников.

Центробежные дробилки

Этот тип дробилок применяется, чаще, для дробления не крупных кусков породы (обычно не более 100 мм). При загрузке в центробежные дробилки кусков большой крупности, появляется сильный дисбаланс, способный повредить узлы агрегата. Это является основным недостатком дробилок такого типа. Несколько смягчает дисбаланс применение специальных устройств и технологий, вроде «воздушной подушки» для поддержания вращающегося вала, однако полностью избавиться от недостатка не удается.

Тем не менее, для дробления мелких частиц породы центробежные дробилки могут успешно применяться.

Принцип действия этих дробилок основан на разгоне кусков дробимой горной массы центробежными силами вращающегося вокруг вертикальной оси ускорителя. Разогнанные куски породы ударяются о футеровку дробилки или друг о друга и разрушаются.

Передвижные и самоходные дробилки

дробилка горный камень щековый В настоящее время все большую популярность обретают мобильные дробилки и дробильные комплексы, имеющие ряд существенных преимуществ перед стационарными ДСУ. Основное их достоинство — мобильность, позволяющая быстро устанавливать дробильный комплекс в наиболее удобное место для обработки породы — как на территории забоя, так и на специальных площадках в районе карьера.

Мобильность позволяет осуществлять дробление в буквальном смысле «на ходу», что снижает затраты на транспортировку породы и продукции. Важным преимуществом является и то, что мобильные дробилки не нуждаются в дорогостоящих массивных фундаментах, на возведение которых затрачивается много времени и средств.

Передвижные (мобильные) дробильные установки различаются:

— по технологической схеме процесса дробления (замкнутый, разомкнутый цикл, вторичная переработка сырья или стройматериалов);

— по типу применяемого привода (электрический, электрический с приводом от дизель-электростанции, с гидроприводом от насоса с дизельным движителем, а также комбинации описанных приводов);

— по типу шасси, делающего комплекс мобильным (гусеничные, колесные, на салазках, на лыжах). Кроме того, по типу шасси можно выделить самоходные мобильные установки и передвигаемые с помощью тягача.

Дробильные агрегаты в мобильных комплексах могут устанавливаться такие же, как и на стационарных — щековые, молотковые, конусные, роторные и т. д., однако, наибольшее распространение получили мобильные дробильные комплексы оборудованные щековыми, конусными и роторными дробилками.

Дробильные комплексы могут состоять из одной установки, содержащей на одном шасси агрегаты полного цикла переработки породы — транспортировка, грохочение, сортировка, дробление, складирование, либо состоять из нескольких установок (каждая на отдельном шасси), выполняющих дифференцированные функции — грохочение и сортировку, дробление и т. д, и работающих в составе комбинированного передвижного комплекса.

Передвижные установки с электрическим приводом имеют ограниченную мобильность, поскольку их работа невозможна вдали от питающих линий электропередач, т. е. внешнего источника электроэнергии.

Как правило, такие комплексы монтируются на колесных шасси или салазках, требующих применение отдельного тягача для перемещения. Достоинство таких дробильных комплексов — простота обслуживания, высокая рентабельность и низкая стоимость. По сути такие мобильные дробильные комплексы мало отличаются от стационарных дробильных установок, тем не менее, их перемещение между участками не связано с высокими затратами и возведением фундамента на участке работы.

Основной недостаток передвижных установок с таким электроприводом — привязанность к внешним источникам электроэнергии, что отрицательно сказывается на их автономности и мобильности.

Мобильные дробильные комплексы с электрическим приводом от дизель — генератора способны работать автономно или (при возможности подключения к внешнему источнику электроэнергии) от линии электропередач. Второй вариант предпочтительнее, поскольку дизель-генераторные установки имеют относительно низкий КПД, что сказывается на себестоимости получаемой продукции (возрастает в 1,5−2,0 раза).

Третий тип передвижных (мобильных) дробильных комплексов — с гидравлическим приводом, насосная установка которого приводится в действие дизельным двигателем. Подобные дробильные установки и комплексы выпускаются многими производителями в различных странах.

Чаще всего такие установки монтируются на гусеничном ходу с гидравлическими движителями, что делает их полностью автономными и способными самостоятельно передвигаться даже в условиях карьера.

Возможность применения дизельных двигателей в качестве источника энергии для гидравлики дробильных комплексов появилась относительно недавно, после разработки ведущими производителями систем питания дизелей топливной аппаратуры, управляемой электроникой.

Подводя итог описанию типов привода мобильных дробилок, следует отметить, что наиболее экономичным и рентабельным является электропривод с питанием от внешнего источника энергии. Кроме этого явного преимущества, влияющего на стоимость конечного продукта, следует отметить, что конструкция таких приводов отличается простотой в управлении и техническом обслуживании. Особенно явно проявляются преимущества электропривода при эксплуатации в условиях низких температур, когда гидроприводы и дизельные двигателя нередко дают сбои.

Недостаток такого электропривода передвижных дробильных комплексов — ограниченная мобильность и отсутствие автономности, поскольку вдали от линий электропередач такой дробилкой пользоваться невозможно.

Если же предстоит выбор между дизель-генераторным приводом и дизель-гидравлическим приводом, то следует учитывать следующее: дизель-генераторный привод является наименее экономичным из всех рассмотренных типов приводов, и использовать его следует лишь при отсутствии поблизости от участка работ внешних источников электроэнергии, поскольку на стоимость конечного продукта влияет значительный удельный расход топлива для дизеля. К достоинствам этого привода можно отнести относительную простоту в обслуживании и управлении, по сравнению с дизель-гидравлическим приводом, а также меньшую зависимость привода от температурно-климатических факторов. По сравнению с электроприводом от внешнего источника энергии дизель-электропривод имеет большую мобильность.

Дизель-гидравлический привод отличается высоким КПД в сравнении с дизель-генераторным, и имеет неограниченную мобильность и автономность. В качестве основных недостатков такого привода можно привести более высокую стоимость, трудоемкость и материалоемкость в техническом обслуживании, а также необходимость применения сложных электронных систем управления работой агрегатов. Кроме перечисленных недостатков следует отметить сложность использования дизель-гидравлических установок при низких температурах.

Мобильные дробильные комплексы могут применяться и на карьерах месторождений, и для переработки строительных материалов при разборке сооружений и построек. Современные компьютерные системы управления значительно упрощают работу с оборудованием, однако требуют и более высокой квалификации обслуживающего персонала.

Список литературы

Богданов О.С., Ревнивцев В. И. «Справочник по обогащению руд» Специальные и вспомогательные процессы — М: Недра, 1983;376с.

Донченко А.С., Донченко В. А. «Справочник механика рудообогатительной фабрики» — М: Недра, 1986;543с.

Егоров В.Л. «Обогащение полезных ископаемых» — М: Недра, 1986;421с.

Тихонов О.Н. «Справочник по проектированию рудных обогатительных фабрик» — М: Недра, 1988;374с.

Семенченко А.К., Кравченко В. М., Шабаев О. Е. Теоретические основы анализа и синтеза горных машин и процесса их восстановления как динамических систем — Донецк: РВА ДонНТУ, 2002. — 302с. 2. ОСТ 12.44.258−84.

Интернет ресурсы:

http://granit2006.ru/

http://promplace.ru/

http://www.irgiredmet.ru/