Полезные ископаемые

a (альфа) – содержание компонента в исходной руде;

b (бета) – содержание компонента в концентрате или продуктах обогащения;

J (тэта) – содержание компонента в хвостах.

Выходом продукта обогащения называется отношение массы полученного продукта к массе переработанного исходного сырья. Он выражается в процентах или долях единицы и обозначается греческой буквой g (гамма). Суммарный выход всех продуктов обогащения соответствует выходу исходной руды, принимаемому за 100 %. Если в процессе обогащения получают два продукта: концентрат с выходом gк и хвосты с выходом gхв, то можно записать уравнение баланса продуктов обогащения по выходам:

 

 

100 = gк + gхв,

 

 

Суммарная масса ценного компонента в продуктах обогащения должна соответствовать массе его в исходном сырье. Это условие называется балансом ценного компонента:

 

 

100a = gкb + gхвJ.

 

 

Извлечением компонента в продукт обогащения называется отношение массы компонента в продукте к массе того же компонента в исходном полезном ископаемом. Извлечение обычно выражается в процентах или долях единицы и обозначается буквой e (эпсилон). Извлечение полезного компонента в концентрат характеризует полноту его перехода в этот продукт в процессе обогащения.

Извлечение полезного компонента в продукты обогащения определяется по формуле

 

 

;

 

 

Степенью концентрации или степенью обогащения называется отношение содержания полезного компонента в концентрате к содержанию его в исходном сырье. Степень концентрации (или степень обогащения) показывает, во сколько раз увеличилось содержание полезного компонента в концентрате по сравнению с содержанием его в исходном сырье. Степень концентрации обозначается буквой K. Чем выше степень концентрации и извлечение, тем выше эффективность процесса обогащения.

Степень концентрации (степень обогащения) определяется по формуле:

 

 

K = b / a.

 

 

Подготовительные процессы обогащения имеют целью подготовить руду к обогащению. Подготовка включает операции уменьшения кусков руды – дробление и измельчение и связанные с ними классификацию руды на грохотах, в классификаторах и гидроциклонах. Конечная крупность измельчения определяется крупностью вкрапленности минералов. Из всех процессов, применяемых на обогатительных фабриках, наиболее энергоемкие и требующие значительных материальных затрат подготовительные процессы (дробление, измельчение, дезинтеграция, грохочение, классификация). На их долю, например при переработке полиметаллических руд приходится около половины общего расхода электроэнергии и общих затрат на переработку, а на железорудных обогатительных фабриках эти затраты еще выше и достигают 60 %. В свою очередь на основные процессы приходится всего около трети общих затрат.

Дроблением называют процесс уменьшения кусков сырья под действием внешних механических сил. При этом продукт получается преимущественно крупностью более 5 мм.

Измельчение практически не отличается от дробления, значит измельчение – это процесс доведения минерального сырья до необходимой крупности (от 5 мм и меньше). Разрушение происходит преимущественно по ослабленным сечениям, имеющим трещиноватости или другие дефекты структуры.

Степень дробления (измельчения) представляет собой отношение диаметра кусков исходного материала (D) к диаметру кусков продукта дробления (измельчения) (d):

 

 

i= D/d

 

 

Дробление и измельчение руды обычно ведут в несколько стадий с использованием дробилок и мельниц различных типов. Степень дробления, достигаемая в каждой отдельной стадии, называется частной, во всех стадиях – общей. Общая степень дробления определяется:

 

 

i=i1 i2i3

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика стадий дробления и измельчения приведена в таблице:

 

 

Стадия	Размер кусков, мм		i	Применяемые (основные агрегаты)
	питание	продукт
Крупное дробление	300-1500	100-300	3-6	Щековые, конусные и ударные
Среднее дробление	100-300	10-50	3-8	Конусные дробилки
Мелкое дробление	10-50	3-10	3-8	Конусные и валковые дробилки
Измельчение	0,3-10	0,05 (и мельче)-2,0	20-100	Мельницы

 

 

 

Приведенные предельные значения кусков исходного и дробленого материала для каждой стадии, так же как и число стадий, являются условными. Например, тонкое измельчение в свою очередь может производиться в две или несколько стадий.

При дроблении и измельчении куски полезного ископаемого разделяются на части меньшего размера. В зависимости от того, каким образом преодолеваются силы сцепления между частицами полезного ископаемого, различают способы дробления, наглядно показанные на рис. .

Рисунок  - Способы дробления:

а—раздавливание; б—раскалывание; в—удар; г—сжатие

 

 

В машинах, применяемых для этой цели, разрушение полезного ископаемого обычно производится одновременно несколькими способами.

Выбор способа дробления зависит от физических свойств полезного ископаемого и крупности материала. Для очень твердых материалов наиболее рационально дробление ударом или раздавливанием, для вязких — раздавливанием или ударом в соединении с истиранием. Хрупкие материалы дробят способом раскалывания. Что касается влияния размера исходных кусков, то для крупного дробления чаше всего применяют раздавливание и раскалывание, тонкое же измельчение осуществляется главным образом ударом и истиранием. Наиболее простым и дешевым способом дробления является раздавливание, а наиболее дорогим — истирание, так как оно связано с большим расходом энергии и материалов.

В зависимости от свойств полезного ископаемого и способа его дальнейшей переработки дробление и измельчение производят сухим или мокрым способом.

По технологическому назначению все машины, применяемые для разрушения минерального сырья и других материалов, разделяются на две основные группы: дробилки и мельницы. Они могут работать в открытом цикле, при котором материал проходит через дробилку или мельницу один раз или в замкнутом цикле с грохотом или классификатором, надрешетный (крупный) продукт которого непрерывно возвращается в дробилку или мельницу на додробливание (доизмельчение).

Общая классификация дробильно-измельчительного оборудования основана на принципе их действия, т. е. на способе разрушения, который определяется видом энергии, непосредственно используемой для разрушения материала. Энергия разрушения может быть результатом механической работы дробящих органов (в дробилках и мельницах), энергии сжатого воздуха, газа, пара или воды (при взрывном дроблении и измельчении).

В зависимости от вида рабочего (дробящего) органа и конструктивных особенностей дробилки подразделяют на щековые, конусные, валковые, роторные и др.

Тип дробилки	Схема	Описание конструкции	Разновидности		Применение
Щековые		1 - неподвижная щека, 2 – подвижная щека 3 - эксцентрик,4- эксцентриковый вал, 5 – механизм изменения ширины выпускной щели, 6 - пружина, 7 – вертикальный шатун, 8 – распорные плиты, 9 - штанга 10 – станина, 11- ось	А – с простым качанием щеки Б – со сложным качаем щеки.		Для крупного и среднего дробления.
конусные	В — ширина приемного отверстия; bo, b — соответственно минимальная и максимальная ширина разгрузочного отверстия	1 – станина, 2 - неподвижный конус, 3 - дробящий конус, 4 – траверс, 5 – вал, 6 – эксцентриковый стакан, 7 - конические шестерни, 8 - центральный вертикальный подшипник	Конусные дробилки крупного, среднего, мелкого дробления		применяются для крупного, среднего и мелкого дробления
валковые		1, 5 – валки, 2 - неподвижный подшипник, 3 - руда 4 - подвижный подшипник, 6 – упругая связь, 7 – рама.	одновалковые— для дробления агломерата и угля; двухвалковые (с гладкими и рифлеными валками) —для дробления горных пород и руд; двухвалковые с зубчатыми валками—для дробления угля и мягких пород; четырехвалковые с гладкими валками для дробления кокса и известняка (нааглофабриках).
молотковые		1 – сварной корпус, 2 –ротор, 3 – молотки, 4 - отбойные плиты, 5 - решетка		Молотковые и роторные дробилки применяют для крупного, среднего и мелкого дробления различных полезных ископаемых: хрупких, мягких и средней твердости. Достоинства этих дробилок заключаются в простоте их конструкции, компактности, надежности и относительно высокой степени дробления (10—20 и более). Основным недостатком роторных дробилок является быстрый износ молотков, бил и решеток, вследствие чего долговечность дробилок снижается. Для молотковых дробилок применяют молотки различной массы (от 3 до 180 кг) и формы в зависимости от крупности и твердости дробимого материала. Молотки изготовляют из стали с наплавкой твердыми сплавами.
роторные		1 – корпус, 2 – барабан, 4 - неподвижная плита, 6 –подвижная плита, 7 – билы.

 

 

 

Щековые дробилки применяют в основном для крупного и среднего дробления твердых пород.

Различают дробилки с простым и сложным движением щеки (рис. 1). В дробилках с простым движением щеки (рис. 1, а) 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 гнездо упора задней стенки станины. Для изменения ширины разгрузочной щели дробилки упор передвигают и закрепляют винтом (5—механизм изменения ширины выпускной щели). К подвижной щеке прикреплена штанга 9 с пружиной 6, оттягивающей щеку при обратном ходе. При вращении эксцентрикового вала подвижная щека получает маятниковые качания, приближаясь и отдаляясь от неподвижной щеки 1 станины 10.Рис. . Схемы щековых дробилок с простым (а) и сложным (б) движением щеки

В дробилках со сложным движением щеки (рис. 1,б) подвижная щека подвешена непосредственно на эксцентриковом приводном валу, а нижняя ее часть шарнирно соединяется с распорной плитой. Траектории движения точек подвижной щеки представляют собой овалообразные кривые, со значительным вертикальным перемещением, что обусловливает не только раздавливающее, но также истирающее действие щеки.

Наиболее широкое распространение получили щековые дробилки с простым движением щеки. Их размеры определяются шириной и длиной приемного отверстия, а также минимальной и максимальной шириной разгрузочного отверстия.

Конусные дробилки предназначаются для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления.

Дробилка ККД (рис. ) состоит из станины 1 с размещенным на ней неподвижным конусом 2. Внутри неподвижного конуса располагается вал 5, на котором жестко закреплен дробящий конус 3. Верхний конец вала шарнирно подвешен на траверсе 4, а нижний — свободно вставлен в эксцентриковый стакан 6.

Ось О'—О' вала незначительно наклонена к оси симметрии О—О корпуса дробилки (следовательно, и к оси эксцентрикового стакана). Таким образом, обеспечивается определенное значение эксцентриситета е.

Эксцентриковый стакан посредством конических шестерен 7 вращается в центральном вертикальном подшипнике 8корпуса дробилки. При вращении эксцентрикового стакана вокруг своей оси О—О ось вала 5 описывает коническую поверхность, вследствие чего подвижный дробящий корпус совершает внутри неподвижного конуса круговые движения, приближаясь или удаляясь на каждые пол-оборота к той или иной (расположенной напротив) стороне неподвижного конуса. Дробление материала, загружаемого в верхнюю часть дробилки, таким образом, происходит в кольцевом рабочем пространстве между неподвижным и подвижным конусами, путем раздавливания и истирания.