Способы и теория дробления руды

27.11.2019

На обогатительную фабрику с рудника поступает руда, содержащая куски различной крупности. При подземной добыче руды величина максимального куска, как правило, не превышает 300 мм, а при открытой разработке — 1500 мм. Для обогащения необходимо уменьшить крупность кусков руды до размеров естественной вкрапленности ценных минералов в пустой породе и до крупности, необходимой для выполнения обогатительных операций; например, для плавки медных руд в шахтных печах — не более 150 мм, в отражательных — 5—6 мм, для гравитационного обогащения — до 10 мм, для флотации — менее 0,3 мм.

Уменьшение размеров кусков руды разрушением их действием внешних сил называется дроблением.

Дробление производится в специальных машинах — дробилках методами раздавливания, раскалывания, истирания, удара или их сочетанием. Кроме того, в ряде дробилок на куски руды оказывают действие изгибающие и разрывающие силы.

В зависимости от величины куска, поступающего на обогатительную фабрику, и физических свойств руды дробление производится в одну или несколько стадий (приемов). Первая (I) стадия обычно называется крупным, вторая (II) — средним и третья (III) — мелким дроблением. Во всех этих стадиях основными способами дробления являются раздавливание и раскалывание. Эффективность каждой стадии дробления характеризуется степенью дробления i — отношением диаметра наиболее крупных кусков D, поступающих на дробление, к диаметру наиболее крупных кусков d, полученных в результате дробления:
Способы и теория дробления руды

При дроблении в несколько последовательных стадий общая степень дробления равна произведению степенен дробления отдельных стадий:

Степень дробления зависит от размера кусков дробимой руды, их твердости и типа дробилки, т. е. метода дробления. Практически оптимальная степень дробления для крупных и твердых кусков в I стадии обычно не превышает 5, во II стадии — 8—10, а в III стадии — 10 и более.

Куски руды состоят из кристаллов и сростков различных минералов, отличающихся друг от друга формой, крупностью, физическими свойствами, физическими и химическими силами сцепления, с четко выраженной поверхностью раздела.

При механическом воздействии на руду нарушаются силы сцепления между кристаллами и зернами в куске и смещаются слои относительно друг друга, что приводит к их разрушению. Обычно кристаллы разрушаются по спайности, т. е. по плоскостям, вдоль которых в силу структурных или геометрических условий строения кристаллической решетки силы связи между элементарными частицами (атомами или ионами) па параллельных плоскостях ослаблены. Кроме того, разрушение кристаллов возможно тогда, когда скол или излом возникают в кристалле вдоль границ скопления местных искажений кристаллической решетки, также характеризующихся пониженной прочностью связей.

Еще более ослаблены силы связи между различными минералами, что вызывает преобладающее разрушение связей между ними и позволяет в процессе дробления и тонкого измельчения отделить кристаллы ценных минералов от пустой породы, подготовив их тем самым для обогащения. Усилие, которое необходимо приложить при разрушении руды для преодоления сил сопротивления, характеризует ее прочность.

Если величина сопротивления дроблению не превышает 10МПа, руда считается мягкой, 10—50МПа — средней твердости, 50—100 МПа — твердой, более 100 МПа — весьма твердой.

В процессе дробления руды приходится преодолевать упругую и пластическую деформации кристаллов минералов, силы внутреннего и внешнего трения и другие силы, которые зависят от физических свойств дробимого материала (твердости, вязкости, плотности, однородности, крупности, взаимного прорастания минералов и т. д.), а также крупности и формы кусков, поступающих в дробилку, способа дробления и характеристики дробящего агрегата. В табл. 1 приведены величины сопротивления дроблению — напряжение и модуль упругости некоторых горных пород и руд. по которым можно судить об их относительной способности к дроблению.

Теория дробления


Сложность процесса дробления горных пород и многообразие влияющих на него факторов не позволили выработать единой теории дробления. Известно несколько гипотез, согласие которым работа, затрачиваемая внешними силами на дробление кусков руды, рассматривается как функция тех или иных переменных.

По гипотезе Риттингера элементарная работа деформации куска руды пропорциональна приращению поверхности S этого куска или квадрату его диаметра D:

Допустим, что на дробление поступает руда массой Q с кусками диаметром D и плотностью b, причем все куски руды имеют один средний размер и одинаковую правильную форму.

Поверхность поступившей на дробление руды

После дробления размер кусков уменьшается до d, а поверхность увеличивается до

Вновь образованная в результате дробления поверхность

По Риттингеру, работа дробления

где K0 — коэффициент пропорциональности.

Обозначая через К величину K0 (6/b), получим

При крупном дроблении приращение поверхности весьма мало и уравнение, соответствующее гипотезе Риттингера, неприменимо. По формуле Риттингера работу дробления с достаточной точностью можно рассчитать только для тонкого измельчения, в результате которого получается тонкий продукт с большой поверхностью.

По гипотезе Кирпичева — Кика элементарная работа дробления пропорциональна изменению объема V или кубу диаметра D дробимого куска руды:

Если на дробление поступает руда объемом Q0, состоящая ив одинаковых кусков диаметром D, то общее число кусков в объеме руды

Поскольку деформированная часть объема АV пропорциональна объему разрушаемого куска или кубу его диаметра, работа на дробление N кусков руды

Заменив произведение двух коэффициентов пропорциональности одним, получим

Из формулы следует, что при данной степени дробления работа дробления не зависит от крупности исходной руды и пропорциональна лишь объему дробимого материала.

Формула Кирпичева — Кика пригодна для определения работы при крупном дроблении.

П. А. Ребиндер объединил обе рассмотренные гипотезы. По Ребиндеру, элементарная работа, затраченная на дробление куска руды,

По гипотезе, предложенной Бондом, элементарная работа пропорциональна приращению параметра, являющегося среднеарифметическим между объемом и поверхностью:

По формуле Бонда работа достаточно точно рассчитывается для среднего дробления.

По обобщающей гипотезе элементарная работа дробления одного куска руды пропорциональна элементарному изменению некоторой степени его диаметра D:

Эта формула при m = 1 совпадает с формулой Кирпичева — Кика, при m = 2 — с формулой Риттингера, при m = 1,5 — с формулой Бонда.

Во всех приведенных формулах коэффициенты пропорциональности KR, KK, KB и Km определяются экспериментально.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна