Дробление материалов

В результате дробления и измельчения руды получается полидисперсный материал, состоящий из частиц различной крупности. Важными характеристиками продуктов дробления и измельчения являются верхний предел крупности (D_мах) и распределение частиц материала по размерам - гранулометрический (или ситовый) состав. Верхний предел крупности позволяет оценить эффективность работы дробильной машины и необходимое для раскрытия зерен рудных минералов количество стадий дробления и измельчения путем определения частных и общей степени дробления материала. Степень дробления i определяется как отношение размера максимальных кусков D_мах, содержащихся в поступающей на дробление руде, к максимальному размеру кусков d_мах, содержащихся в дробленом продукте: i = D_мах / dмах. Суммарная степень дробления и измельчения руды, необходимая для обогащения, достигает 10000—15000 и более. Степень дробления в дробильной машине обычно не превышает 6—10. Поэтому дробление и измельчение исходной руды до требуемого размера в подготовительном к обогащению процессе осуществляется в нескольких последовательно работающих дробильных машинах и мельницах в несколько стадий. Степень дробления, достигаемая в каждой отдельной стадии, называется частной, а во всех стадиях общей. Общая степень дробления равна произведению частных степеней дробления

i общ = i1∙ i2∙ i3∙… in (4.5‑1)

Ситовый состав продуктов дробления и измельчения соответствует уравнению, основанному на статистической функции распределения Вейбулла:

F(d) = 1- exp [- χ ∙(d/d_ср)^m], (4.5‑2)

где F(d) – суммарное (в долях единицы) содержание в материале кусков мельче d; d_ср – средневзвешенный размер кусков материала; m и χ – параметры распределения.

Из уравнения (2) следует, что при постоянном верхнем пределе крупности материала содержание отдельных классов крупности в нем может быть различным. Так как параметры распределения зависят, в основном, от свойств материала, уравнение (2) не только удовлетворительно описывает ситовый состав материала, но и облегчает учет влияния его изменения на поведение материала в технологических процессах.

Энергоемкость дробления и измельчения зависит как от упругих и прочностных свойств измельчаемой руды, так и от степени ее дробления. П.А.Ребиндером, Л.А.Шрейнером и К.Ф.Жигачем для расчета работы разрушения предложено уравнение, которое можно считать попыткой учета влияния размера дробимых частиц:

А = АД + АS = s2/2Е + es DS, (4.5‑3)

где А_Д и А_S - работа упругой деформации и работа образования новых поверхностей соответственно, s - предел прочности материала на сжатие; Е – модуль упругости материала; e_s – удельная поверхностная энергия; DS –приращение поверхности в результате дробления (измельчения).

Чем выше степень дробления материала, тем более значимым становится второй член уравнения (3), тем больше работа разрушения. Так затраты электроэнергии на дробление материала от D_мах = 1500 -350 мм до D_мах = 25 - 5 мм составляют 1-2 квтч/т. Затраты электроэнергии на последующее измельчение материала от D_мах = 25 -5 мм до D_мах < 0,1 мм составляют 15 - 30 квтч/т.