Типы дробильных машин и аппаратов, принцип их действия
Рис. 4. Способы разрушения
а – раздавливание; б – раскалывание;
В зависимости от дробимости, минерального состава, трещиноватости, формы кусков руды, крупности исходной руды и требуемой крупности дробленой руды испрользуются дробилки различной конструкции.
Крупное, среднее и мелкое дробление твердых пород производится в дробилках, работающих по принципу раздавливания.
Дробильные машины, исходя из основных применяемых способов дробления, принято классифицировать на следующие группы:
1. Щековые дробилки с подвижной щекой. Принцип действия их состоит в раздавливании кусков руды, которое происходит периодически в пространстве между двумя щеками при их сближении, к ним относятся щековые дробилки с простым и сложным движением подвижной щеки или двух подвижных щек.
2. Конусные дробилки, в которых дробление руды производится раздавливанием между подвижным и неподвижным конусами. К этому типу относятся конусные дробилки для крупного дробления, конусные дробилки для среднего и мелкого дробления, конусные инерционные дробилки.
3.Валковые дробилки, имеющие один, два или несколько валков, вращающихся навстречу друг другу и при этом разрушающие захватываемые ими куски руды. Поверхность валков может быть гладкой, зубчатой или рифленой. К валковым дробилкам относятся и роллер-прессы – дробильные агрегаты, в которых дробление руды осуществляется раздавливанием между валками под высоким давление.
4. Дробилки ударного действия, в которых руда разрушается в результате ударов по нему молотков или бил быстро вращающегося ротора, а также ударов кусков о стенки камеры дробления и о другие куски ( роторные, молотковые дробилки, дезинтеграторы, центробежно-ударные дробилки с вертикальным валом).
5. Механические мельницы с мелющими телами, работающие по принципу удара в сочетании с истиранием (шаровые, стержневые мельницы, мельницы самоизмельчения, вертикальные мельницы).
Крупное, среднее и мелкое дробление твердых пород производится в дробилках, работающих по принципу раздавливания (щековые, конусные дробилки, валковые дробилки с гладкими валками), для крупное дробление мягких и хрупких пород применяются валковые дробилки с зубчатыми валками, Для среднего и мелкого дробления твердых и вязких пород необходимо применять дробилки, сочетающие а работе принцип раздавливания и истирания, например, валковые дробилки с гладкими валками, которые используются в основном для мелкого дробления, как мягких, так и прочных материалов.
Область применения дробилок ударного действия ограничивается переработкой малоабразивных пород малой и средней прочности
Дробильно-сортировочное оборудование: виды, назначение
Чтобы после выработки измельчить крупные куски горных пород, используют дробильные устройства, попросту называемые дробилками. Специальные механизмы работают по принципу удара, раздавливания, истирания и раскалывания, в некоторых устройствах камни измельчают надломом. Для щебня применяют раздавливающий и раскалывающий принцип, так как такие типы оборудования не требуют больших затрат электричества.
Стационарное дробильно-сортировочное оборудование при монтаже в условиях карьера не требует проектной документации, устройства фундаментов, на рабочей площадке может перемещаться своим ходом. Для перевозки на другую разработку его демонтируют и грузят на транспорт. Время монтажа перед началом работ занимает около 1−2 дней.
Виды дробилок
Различают виды дробилок в зависимости от конструктивного решения и механического способа измельчения:
Щековые приспособления для сортировки и дробления
Наиболее популярные среди других типов, работают по принципу раскалывания кусков твердых пород между массивными плитами из металла. Одна из плит поступательно вращается относительно неподвижной щеки, стационарно закрепленной в станине агрегата. Некоторые конструктивы предусматривают две подвижные щеки в целях уменьшения колебательной амплитуды и уменьшения дисбаланса подшипников.
В период удаления пластин одна от другой пространство заполняется крупными обломками пород, после сближения щек куски дробятся давлением на мелкие камни, которые удаляются в нижнюю открытую щель. Размер верхнего загрузочного отверстия (щели) зависит от предназначенного размера камней и определяется по таким параметрам:
Конструктивные особенности
За время векового применения приспособлений для измельчения камней изобретатели и конструкторы усовершенствовали кинематическую схему, устранив некоторые недостатки, а именно увеличенный износ пластин при движении их в вертикальном направлении. Если камни прочные и угловатые, то плиты быстро изнашиваются в средней части. Это связано со сложным движением щек не только по горизонтали, но и при вращении.
Недостаток уменьшили за счет простого движения пластины по горизонтальной оси при минимальном вертикальном перемещении. В конструкциях стали использовать кулачковый вал или кривошип. Новый принцип работы широкого распространения не получил, так как основная нагрузка приходится на нижнюю часть плиты, при этом случается залипание раздробленной массы и закупорка выхода. В дробилках с поступательно-вращательным принципом движение массе камней дается не только собственным весом, но и движением плиты.
Другие недостатки заключаются в большом расходе электричества, создании вибрационного эффекта при дроблении, который способствует быстрому износу узлов и соединений. На выдачу поступают элементы различной крупности, если порода вязкая и мокрая, то работа затрудняется из-за заторов.
У щекового оборудования достоинства определяются простой конструкцией, которая способствует качественному обслуживанию и легкому ремонту.
Производительность
Этот показатель достигает от тонны до пятисот в час определяется следующими характеристиками:
Конусные дробилки
Преимуществом конусного типа оборудования перед щековым агрегатом является непрерывность рабочего процесса, так как происходит постоянное дробление и холостые проходы отсутствуют. Куски каменного материала раздавливаются в щели между подвижной (внутри) и неподвижной (снаружи) конусной поверхностью. Подвижный конус внутри совершает вращение по сложной траектории. Приближение дробящих поверхностей измельчает камень, а удаление способствует очищению чаши от измельченного материала через нижнее отверстие.
Использование конусного устройства оправдывается при дроблении руды цветных и черных металлов и небольших экземпляров неметаллической руды. Внутренний конус вращается и одновременно колеблется внутри основания, раздавливая поступающую породу. Дробилки конусного типа делят в зависимости от крупности камней и от пропорции высоты конуса к диаметру нижнего основания:
Достоинства и недостатки
К положительным характеристикам относят высокую производительность оборудования этого типа и непрерывную работу без перерывов.
Дробящая поверхность не образует конус правильной формы, поэтому при взаимодействии камней и рабочих поверхностей прослеживаются нагрузки, различные по величине. Для создания такого разнообразия используется ступенчатое или плавное изменение угла конуса по высоте. К недостаткам относится высокая энергоемкость работы, громоздкость, использование большого количества металла при изготовлении.
В результате каждого цикла между рабочими поверхностями остаются недробимые куски. Чтобы удалить недостаток, разработали крепление неподвижной наружной чаши к станине в виде пружинной подвески, при этом под действием нагрузки нижний конус слегка уходит в сторону, а непроходимый элемент удаляется под собственной силой тяжести. Но пружины используют только в средних и мелких дробилках.
Для устранения вибрации всей конструкции в целом используют в виде привода конической подвижной головки дисбалансных вибраторов, которые одновременно сообщают дополнительную вибрацию подвижной чаше. Использование инерционных устройств позволяет не строить тяжелые фундаменты под оборудование, но одновременно еще усложняет конструкцию и увеличивает потребление энергии. К положительным моментам относят возможность осуществить запуск при загруженном контейнере.
Валковые агрегаты
В таком типе оборудования дробление осуществляют поворачивающиеся горизонтальные валы, параллельные друг другу. Крупные элементы подаются сверху, затягиваются в щель между валами, измельчаются вращательным давлением и просыпаются вниз. Валы имеют рифленую, зубчатую или гладкую поверхность. Наиболее эффективны в работе зубчатые валки, которые раскалывают куски, активно засватывая их с помощью выступов.
Производительность валкового дробильного устройства зависит от прочности камней, скорости оборачиваемости валков и размера загрузочной щели. При этом ставят валки различной длины и диаметра. Например, дробилка с пропуском камней 1200 на 1200 мм весит 20 тонн и перемалывает в час около 65−145 тонн материала.
Молотковые дробительные устройства
Используются для измельчения угля, мела, известняка, гипса, асбеста различной степени крупности. Дробление производится молотками, расположенными по окружности и вращающимися с большой скоростью. Порода дробится не только ударами, но и при соприкосновении со стенками корпуса, переработанный материал высыпается в колосниковые щели.
Центробежные дробилки
Для разрушения не очень крупных камней (не больше 100 мм) используется оборудование, работающее по типу центрифуги. В нем камни разгоняются с помощью центробежной силы и распадаются от ударов друг о друга или о стенки камеры. При попадании внутрь крупных кусков породы развивается дисбаланс, что ведет к выходу из строя оборудования и порче узлов. Разработаны специальные устройства по типу воздушной подушки, но полностью избавиться от проблемы не удается.
Самоходное и передвижное дробильное оборудование
В последнее время популярность отдается мобильным устройствам перед самоходными установками. Первые могут быстро собираться в рабочее положение и передвигать по карьеру в поисках удобного места работы. Такие машины позволяют действовать на ходу, поэтому процесс добычи породы удешевляется из-за отсутствия дополнительной транспортировки материала. Мобильные дробилки ставят без дорогостоящих фундаментов. Передвижные дробилки делят:
Наиболее экономичным является электрическое, при этом питание должно быть от внешнего источника, особенно актуален такой тип потребления при низких температурах, когда гидравлические и дизельные приводы не работают. Недостатком является невозможность работы вдали от ЛЭП.
Мобильные дробильные агрегаты применяют не только в карьерах для измельчения вновь добываемых пород, их ставят рядом с демонтируемыми постройками для переработки монолитных конструкций, бетона, кирпича, других строительных материалов после разборки сооружения. Современное оборудование изготавливают с использованием автоматического или компьютерного управления, что упрощает работу обслуживающего персонала.
Современные российские производители
В условиях повышенного спроса на дробильное оборудование производители оснащают установки дополнительными приспособлениями, повышающими скорость работы, уменьшающими износ узлов и деталей. Среди российских производителей выделяются следующие предприятия:
Машины, оборудование для измельчения и дробления
Изготовление и испытание машин, оборудования для измельчения и дробления
производится на заводах в Швейцарии, Корее и США
Компания в России Интех ГмбХ / LLC Intech GmbH на рынке инжиниринговых услуг с 1997 года, официальный дистрибьютор различных производителей промышленного оборудования, предлагает Вашему вниманию различные машины, оборудование для измельчения и дробления.
Общие сведения и основные понятия. Степень измельчения
Процесс механического измельчения твердых веществ может быть представлен дроблением или размолом.
Использование раздробленных или размолотых материалов способствует ускорению процессов обжига, растворения, химического воздействия и т.п., в связи с тем, что поверхность обрабатываемого материала значительно увеличивается.
Интенсивность большинства технологических процессов напрямую зависит от размера поверхности обрабатываемых твердых материалов. Если увеличить их поверхность за счет уменьшения величины кусков, то можно значительно повысить скорость протекания самого процесса, а так же увеличить выход и улучшить качество конечных продуктов.
Процесс, при котором куски твердых материалов уменьшаются в размере, принято называть дроблением или же измельчением. Под дроблением чаще всего понимают уменьшение размера именно крупных кусков. Процесс, при котором измельчаются мелкие куски, принято называть размолом.
Измельчению, как правило, подвергают природное сырье (руды, горные породы), топливо (каменный уголь), полуфабрикаты и уже готовые продукты.
При дроблении или размоле кусков твердых материалов затрачивается много механической энергии, поэтому следует максимально правильно выбирать способ измельчения.
Степенью измельчения (i) называют отношение среднего диаметра (dн) наиболее крупных кусков до измельчения к среднему диаметру (dк) наиболее крупных кусков, полученных после измельчения:
Общую степень измельчения вычисляют путем суммирования всех результатов измельчения, которые были выполнены в несколько приемов. За один прием обработки степень измельчения крупных кусков составляет 2 – 6, средних – 5 – 10, мелких – 10 – 50 и наиболее мелких – 50 и выше.
Как частицы исходного, так и частицы переработанного материала имеют неправильную форму, поэтому для определения показателей диаметров, используется размер отверстий сит, сквозь которые просеивают сыпучие материалы.
Дробление и размол осуществляется машинами самых разных конфигураций и габаритов. Измельчение материалов может осуществляться в одну или несколько стадий. При необходимости высокой степени измельчения, процесс разбивается на несколько этапов, т.к. один этап не позволяет получить частицы необходимой конечной крупности.
Измельчение осуществляют раздавливанием, ударом, истиранием и раскалыванием.
При выборе способа измельчения учитывают физические свойства материала, обращая особое внимание на его твердость и характер излома.
Процесс измельчения характеризуется многими факторами. Один наиболее существенный из них – затраты энергии. Чем прочнее измельчаемый материал, тем больше затраты энергии.
В процессах дробления величина полезной работы может быть определена по двум существующим гипотезам.
Согласно первой, более ранней гипотезе, необходимая для раздробления полезная работа пропорциональна поверхности измельченного материала, которая вновь образовалась в результате дробления.
Согласно второй гипотезе, необходимая для раздробления полезная работа пропорциональна уменьшению объема кусков твердого материала. Она определяется как работа деформации материала при раздавливании (закон Гука):
Последняя формула применяется лишь в том случае, если разрушающее напряжение не превосходит предельного значения упругости этого материала. Однако разрушение материала обычно происходит при таком напряжении, которое превосходит и предел упругости, и предел прочности. Ввиду этого данная формула очень точной не является.
По второй гипотезе затрата полезной работы на измельчение прямо пропорциональна объему тела (V), а значит для двух измельченных тел будет верно следующее отношение:
В данном случае принимается, что скорость деформации в одном теле и другом абсолютно одинакова. На самом же деле скорость деформации, главным образом, зависит от структуры самого тела. Что касается твердых тел, то у них деформация распространяется довольно быстро, и разрушаются они легче всего при ударе. В вязких же телах, наоборот, деформация распространяется крайне медленно, поэтому для их разрушения лучше всего применять либо нарастающее давление, либо же истирание.
Полезная работа равна произведению силы на путь, в данном же случае – сила (P) измеряется в кгс на абсолютную деформацию (S) тела, измеряется в сантиметрах (см):
Деформация тела, согласно закону Гука, прямо пропорциональна линейным (длина, площадь поперечного сечения) размерам тела (a). Следовательно, для двух тел отношение деформаций будет равно:
Если сравнить все вышеуказанные соотношения, то получится:
Итак, из второй гипотезы следует, что полезная работа дробления прямо пропорциональна кубам линейных размеров кусков измельченного материала, тогда как согласно первой теории, она пропорциональна площадям сечений полученных кусков.
Однако не одна из этих гипотез не согласуется полностью с практикой. Первая гипотеза дает результаты, близкие к действительным при мелком дроблении, вторая – при крупном дроблении. Основы рассмотренных теорий дробления помогают максимально правильно организовать процессы измельчения.
Физические основы измельчения. Схемы дробления
Деформация твердого тела состоит в том, что в результате воздействия внешних сил, в наиболее слабых местах тела возникают трещины. Если трещины смыкаются, то тело подвергается только упругой деформации. Если трещины увеличиваются до такой степени, что пересекают твердое тело по всему сечению, то тело разрушается. Когда напряжение в деформирующемся теле превышает предельный показатель, вслед за упругой деформацией происходит разрушение.
В процессе измельчения затрачивается большое количество энергии. Теория процесса измельчения определяет зависимость между энергией, которая была потрачена на измельчение, и результатом измельчения (т.е. размером частиц продукта измельчения).
В процессе дробления происходит большой расход энергии, поэтому основным принципом экономии энергии в процессе измельчения материала является «не дробить ничего лишнего». Данный принцип предполагает предварительное отделение частиц материала равных по крупности или являющихся мельче, чем конечный продукт дробления. В результате такой фильтрации удается избежать перегрузки оборудования и получить продукт равномерной крупности.
Процесс измельчения может происходить в открытом цикле (обрабатываемый материал однократно проходит через дробилку) или замкнутом цикле (обрабатываемый материал многократно возвращается для повторного измельчения). В открытом цикле осуществляют крупное и среднее измельчение.
Измельчение в открытом цикле
Закрытый цикл используется для осуществления тонкого измельчения. Ниже показана схема измельчения в два приема (материал после обработки в щековой дробилке подвергается процедуре проверочного грохочения, а затем поступает в валковую дробилку).
Измельчение в закрытом цикле
Обработка (дробление) материалов
Какое-либо вещество, прежде чем отравиться на обработку или на проведение химической реакции, должно быть надлежаще подготовлено. То есть его форма и свойства должны быть изменены до такой степени, чтобы протекание производственного процесса на всех его технологических стадиях происходило наилучшим образом, а химическая реакция прошла успешно и дала максимальный выход продукта.
В химической промышленности при всех происходящих процессах (физических и химических) очень важным параметром является участвующая во взаимодействии площадь поверхности материалов. Именно от нее во многом зависит конечный результат той или иной производимой химической реакции. Поэтому очень важно придать частицам веществ такой размер, который обеспечит оптимальное протекание данной реакции путем развития достаточной контактирующей поверхности. С этой целью было разработано множество способов, которые отлично зарекомендовали себя на практике.
Одним из таких способов является разделение того или иного используемого материала на более меньшие части для увеличения площади его поверхности.
Увеличение площади поверхности твердых или жидких веществ позволяет:
Агломерация или спекание веществ
Превращение веществ в агломераты путем их спекания требуется в случаях, к примеру, когда необходимо повысить газонепроницаемость груды сыпучих материалов или же чтобы сделать более удобным обращение с порошковыми веществами. В этом случае могут быть использованы такие способы агломерации, как прямое прессование, гранулирование (придание веществам формы зерен) и окомкование (придание им сферической формы).
В случае жидкостей применяемый способ соединения требуется в большинстве случаев лишь для того, чтобы объединить дискретные капли жидкости в сплошную фазу.
Помимо площади поверхности материалов, на ход химической реакции существенно влияет также размер поверхности соприкасающихся между собой реагентов, то есть компонентов реакции. Увеличение контактной площади способствует более интенсивному обмену веществ, а, значит, ускорению самой химической реакции.
В жидкостях распределения компонентов друг в друге добиваются за счет их смешивания в специальной емкости, оснащенной мешалкой.
Более подробно о мешалках
Аналогичным образом добиваются и растворения твердых веществ в жидкостях.
Что же касается пастообразных продуктов, то распределение друг в друге достигается за счет их перемешивания в комплексе с разминанием. Распределение твердых порошкообразных сыпучих материалов осуществляется за счет взаимного максимального их проникновения друг в друга.
Измельчение твердых веществ
Под измельчением здесь имеется в виду превращение крупных кусков твердых материалов в куски меньших размеров за счет применения механических сил.
В процессе измельчения размер частиц веществ уменьшается, и одновременно с этим происходит увеличение удельной поверхности на одну единицу объема.
Измельчение твердых материалов требуется для достижения самых различных целей, а именно:
Существующие виды нагрузок при измельчении веществ
Разрушение и разрыв материалов
В процессе разрушения твердых и хрупких материалов путем их раздавливания, удара или растирания их зерна распадаются на множество частиц самых различных размеров. Тогда же происходит образование одной или сразу двух конических зон, в которых вещество разделяется на очень мелкие кусочки (конусы мелкой фракции). Остальная часть зерна разваливается на части более крупных размеров.
В результате применения такого метода измельчения в образовавшихся сыпучих материалах наблюдается очень четкое распределение зерен по их крупности, которое принято называть гранулометрическим составом.
При измельчении с применением рубки, резки или пиления упругих и мягких материалов подобного распределения не происходит.
Основные принципы измельчения. Классификация машин
При уменьшении размеров любого материала нужно обязательно придерживаться основного правила: ничего лишнего не измельчать! Исходя из него, вытекают следующие положения:
Ко всем существующим измельчающим машинам, не зависимо от свойств исходных материалов, степени измельчения и характера приложенных усилий на измельчение, предъявляются следующие основные требования:
Все существующие измельчающие машины классифицируются по:
Самой распространенной и простой считается классификация данных машин по степени измельчения. Согласно этой классификации, все измельчающие машины объединены в следующие три группы:
Крупное (предварительное) дробление
Машины, выполняющие крупное дробление, которые еще называют дробилками, принято делить на следующие типы:
Крупное дробление применяют в основном к различным крупнокусковым материалам. Основная цель предварительного дробления – получение продукта в подходящем для дальнейшего его измельчения виде. Максимальная величина кусков материала, поступающего на крупное дробление, зависит от размера зева (загрузочное отверстие) дробилки. Что касается спепени измельчения, то она может несколько изменяться в зависимости от изменения размера шпальта (выходное отверстие) машины. Подача крупнокускового материала в агрегат выполняется преимущественно механическим способом.
Выделяют пять видов измельчений в соответствии с изначальным и конечным размером крупиц материала:
| Степень измельчения | dн, мм | dк, мм | |
|---|---|---|---|
| Дробление | Крупное | 1500 – 150 | 250 – 40 |
| Среднее | 250 – 40 | 40 – 6 | |
| Мелкое | 25 – 3 | 6 – 1 | |
| Размол | Тонкий | 10 – 1 | 1 – 0,075 |
| Сверхтонкий | 12 – 0,1 | 0,075 – 0,0001 | |
Крупный и средний тип дробления осуществляется сухим способом. Мелкий, тонкий и сверхмелкий тип обработки может осуществляться как сухим, так и мокрым способом. Преимуществом мокрого типа измельчения является сокращение пылеобразования и более идентичный размер получаемых частиц.
В соответствии с уровнем прочности в процессе раздавливания, материалы подразделяются на группы:
| Группа материала | Примеры материалов | σ, кгс/см2 | σ, Мн/м2 |
|---|---|---|---|
| Твердые | гранит диабаз | более 500 | более 50 |
| Средней твердости | известняк антрацит | 100 – 500 | 10 – 50 |
| Мягкие | уголь глина | менее 100 | менее 10 |
| Метод измельчения | ||
|---|---|---|
| Тип материала | Хрупкий | Вязкий |
| Твердый | раздавливание удар | раздавливание |
| Средней твердости | удар раскалывание + истирание | истирание истирание + удар |
Измельчение может происходить в открытом или закрытом цикле. В первом случае, обрабатываемый материал проходит через дробилку однократно. Во втором случае, материал пропускается через дробилку множество раз, т.к. частицы больше допустимого размера отправляются на повторное дробление. Закрытый цикл осуществляют комплексы для измельчения, которые объединяют мельницы или дробилки с устройствами для отсеивания.
Машины для измельчения подразделяются на дробилки (для крупного измельчения) и мельницы (для мелкого измельчения).
| Вид измельчения | Тип машин | |
|---|---|---|
| Дробление | Крупное | Шнековые дробилки |
| Конусные дробилки | ||
| Среднее | ||
| Валковые дробилки | ||
| Мелкое | ||
| Молотковые дробилки | ||
| Ударно-центробежные дробилки и мельницы | ||
| Измельчение | Тонкое | |
| Барабанные мельницы | ||
| Ролико-кольцевые мельницы | ||
| Сверхтонкое | Вибрационные мельницы и дробилки | |
| Струйно-вибрационные мельницы | ||
| Коллоидные мельницы | ||
Оборудование для измельчения
Обрабатываемый материал подается в щековые дробилки сверху. После подачи в устройство материал раздавливается между статичной и двигающейся щекой. Конечный продукт дробления высыпается сквозь выпускную щель между щеками.
Самым распространенным типом щековой дробилки является устройство с верхней осью подвеса подвижной щеки.
Внутри чугунной или отлитой из стали станины располагается статичная щека в виде рифленой плиты. Такая щека выполняется из износостойкого материала. Идентичная плита крепится на подвижной щеке, которая качается. По бокам рабочая зона дробильного аппарата ограждена гладкими плитами.
Подвижная щека качается за счет шатуна, который закреплен на главном валу. Шатун и подвижная щека соединяются посредством шарниров за счет распорных плит. В результате образуется коленчатый рычаг, благодаря которому наибольшее усилие возникает в верхней части щек. Там же и происходит раздавливание наиболее крупных кусков материала. Натяжение в движущейся системе и возвратное движение щеки осуществляются посредством тяги и пружины. Размер выпускной щели регулируется. Концы главного вала оснащены маховиками.
В качестве предохранения рабочих частей дробильного аппарата от поломки одну из распорных плит изготавливают из двух частей. Части плиты соединяются болтами, которые срезаются, если нагрузка превышает допустимый уровень давления.
К преимуществам щековых дробильных устройств принято относить простоту и надежность конструкции, легкость в обслуживании, широкое применение, а также небольшие габариты
Более подробно о щековых дробилках
Конусная дробилка оснащена дробящей головкой, которая имеет форму усеченного конуса и совершает эксцентричные вращательные движения. Такая головка непрерывно раздавливает и изламывает куски обрабатываемого материала.
В момент, когда дробящая головка приближается к корпусу, раздробленный материал свободно выпадает сквозь часть кольцевой щели, которая располагается между корпусом и головкой.
Схема конусной дробилки
Конусные дробилки делятся на два основных типа:
В дробильных устройствах первого типа, дробящая головка имеет форму крутого конуса и крепится на главном валу, который в свою очередь, подвешен сверху на крестовине и закреплен на шаровой втулке. Ширина выпускной щели регулируется. Стакан-эксцентрик приводится во вращение при помощи конической зубчатой передачи. Нижний конец вала свободно входит в данный стакан.
Данные устройства оснащены двумя параллельными цилиндрическими валками, вращающимися навстречу друг другу. Материал измельчается валками посредством раздавливания.
Устройство валковой дробилки помимо гладких валков включает станину. Один валок подвижен (установлен в подвижных подшипниках), второй валок статичен. Подвижный валок удерживается в определенном положении посредством пружин. Если в дробильную установку попадает излишне твердый материал, пружины сжимаются, раздвигая валки, и этот кусок материала пропускается без поломки. Зачастую, валки имеют индивидуальный привод от ременного шкива.
Гладкие валки используются только для среднего и мелкого дробления. Основными характеристиками валка являются диаметр и ширина.
Валковая дробилка с гладкими валками.
Зубчатая дробилка оснащена тихоходными зубчатыми валками, которые вращаются с одинаковой скоростью (1-1.5 м/сек.). Ведущий валок приводится в движение от ременного шкива посредством зубчатой передачи. Затем, движение передается ведомому валку.
Быстроходные валки приводятся в движение ременной передачей. Недостатком быстроходных валков является излишнее измельчение материала.
Более подробно о валковых дробилках
Ударно-центробежные дробилки и мельницы
К ударно-центробежным дробилкам относится молотковое дробильное устройство, в которое обрабатываемый материал подается сверху и подвергается дроблению молотками на лету. Молотки крепятся к ротору на шарнирах, а ротор совершает быстрые вращательные движения. Молотки отбрасывают материал, в результате чего он разбивается о плиты корпуса. Помимо этого, материал раздавливается и истирается на колосниковой решетке. Интенсивность измельчения можно откорректировать посредством изменения окружной скорости молотков или размера щелей решетки. Такие дробилки используются для крупного и среднего дробления.
Для мелкого дробления применяются острые легкие молотки, которые вращаются с высокой скоростью (до 55 м/сек).
Основные элементы конструкции (молотки, плиты, решетки) производятся из высокопрочной углеродистой стали, наплавленной сталинитом.
По количеству роторов, молотковые дробилки могут быть однороторными (степень измельчения i= 10-15, размер продукта дробления 10-15 мм) или двухроторными (степень измельчения i= 30-40, размер продукта дробления 20-30 мм). По принципу расположения молотков в одной или нескольких плоскостях вращения, данные устройства бывают однорядными или многорядными.
Для мелкого измельчения материалов, характеризующихся невысокой твердостью (фосфориты, известь, охра и т.п.) используются молотковые дробильные устройства без колосниковой решетки или молотковые мельницы, которые сообщаются с воздушным сепаратором. Функция сепаратора состоит в отделении недообработанного продукта и возвращении его в мельницу.
Дезинтеграторы и дисмембраторы
Дезинтегратор представляет собой ударное дробильное устройство, оснащенное двумя вращающимися роторами, между которыми измельчается обрабатываемый материал. Ротор выполнен в виде кольцевого диска и имеет соединение со стальными кольцевыми пальцами. Ряды пальцев на одном роторе свободно входят в ряды пальцев на другом роторе. Пальцы на роторах располагаются по форме концентрической окружности. Оба ротора имеют индивидуальный привод и совершают вращательные движения на встречу друг другу на высокой скорости.
В корпус устройства материал подается посредством воронки, расположенной вверху. Ударами пальцев и дисков, материал мелко измельчается. Переработанный материал выгружается через решетку, которая фильтрует куски определенного размера.
Т.к. дезинтегратор работает на высоких скоростях, большое внимание уделяется вопросам попадания посторонних материалов в устройство, а также установке и балансировке роторов дробилки.
Показатель производительности такого устройства напрямую связано с равномерностью подачи материала.
Дисмембратор оснащен одним ротором и статичным диском. В качестве неподвижного диска выступает крышка мельницы, на внутренней стороне которой концентрически закреплены ряды пальцев. Пальцы выполнены в форме ножей, что позволяет измельчать материал срезом либо разрывом волокон.
Главным элементом барабанной мельницы является барабан, заполненный дробящими телами (стержнями, шарами, окатанной галькой). Барабан совершает вращательные движения, а тела находящиеся внутри, увлекаются силой трения о стенки на определенную высоту, после чего падают и таким образом, измельчают материал. В данном случае измельчение происходит путем истирания и ударов.
Различают барабанные мельницы короткого, трубного и цилиндро-конического типа. В коротких барабанных мельницах L:D = 1.5 – 2, в трубных L:D = 3 – 6 (где L – длина барабана, D – диаметр барабана).
Типы барабанных мельниц
Наиболее распространенный вариант барабанных мельниц это устройства с центральной разгрузкой через полую цапфу или с торцевой разгрузкой через диафрагму. Реже встречаются устройства с периферической разгрузкой через щели в барабане.
Барабанные устройства короткого типа часто имеют замкнутый цикл работы и оснащены классификатором, фильтрующим куски материала, которым необходимо дополнительное измельчение. Замкнутый цикл работы позволяет увеличить показатель производительности и сократить расходы электроэнергии.
В мельницах данного типа материал измельчается роликами или шарами (мелющими телами), которые катятся по внутренней поверхности кольца и прижимаются к ней центробежной силой.
Ролико-кольцевая мельница маятникового типа.
Сверху на валу на крестовине в свободном состоянии подвешены маятники с вальцами. Маятников может быть от 2 до 6 штук. Вращаясь, вальцы прижимаются к вкладышу, который является неподвижным. Поступающий материал транспортируется межу вальцами и кольцевым вкладышем. На дне камеры мельничного агрегата оседает фракция, которая остаётся крупной и неразмельчённой, откуда она подбрасывается скребком наверх перед набегающими вальцами.
В нижний отсек камеры подаётся воздух, который разрыхляет измельчённый материал и подаёт его в сепаратор. Оттуда размельчённый продукт поступает в циклон. Крупная фракция повторно поступает в мельницу на дополнительный размол. Маятниковые мельницы имеют производительность до 20 тонн в час.
Данный тип устройств используется для тонкого измельчения пигментов и наполнителей (тальк, мел и т.п.).
Кольцевые мельницы характеризуются компактностью и широким диапазоном степеней измельчения.
Дробилки и мельницы для сверхтонкого измельчения
Чем чаще внешние силы воздействуют на обрабатываемый материал, тем меньше трещин успевают «самозаживляться». Наиболее экономичным способом тонкого измельчения является вибрационное воздействие на материал. При таком способе усталостное разрушение материала происходит из-за частых, но относительно слабых ударов по частицам материала.
В процессе эксплуатации таких устройств, следует учитывать, что упругой деформации и разрушению подвержено и само дробильное устройство.
Вибрационная мельница инерционного типа имеет цилиндрический корпус, заполненный обрабатываемым материалом, и мелющими телами на 80-90%. Корпус вращается на валу, вал оснащен дебалансом. Дебаланс располагается эксцентрично относительно оси вращения мельницы, вследствие чего, во время вращения неуравновешенной массы вала с дебалансом, возникают центробежные силы инерции, которые вызывают вибрации корпуса дробильной установки. В процессе вращения корпус со всем содержимым внутри колеблется в плоскости, перпендикулярной к оси вибратора, по практически круговой траектории.
Вибрационная мельница инерционного типа.
Частота колебаний корпуса соответствует числу оборотов вала, которое находится в диапазоне 1000 – 3000 об/мин. Амплитуда колебаний варьируется от 2 до 4 мм. В данных устройствах происходит интенсивное измельчение материала.
Для того чтобы уменьшить вибрацию в производственном помещении, корпус мельницы опирается на пружины и деревянные подкладки, кроме того, электродвигатель соединяется с муфтой эластичным валом.
Для контроля над температурой внутри мельницы вибраторы время от времени охлаждают водой, циркулирующей через рубашку.
Данный тип устройств, осуществляет помол сухим и мокрым способом, а также способен работать периодически или непрерывно. Мельницы, работающие непрерывно, функционируют в замкнутом цикле вместе с воздушным сепаратором.
В таких устройствах целесообразно измельчать материалы с диаметром крупиц dн не более 1-2 мм до конечного диаметра dк менее 60 мкм.
Вибрационные (отражательные) дробилки оснащены фильтрующей решеткой, сквозь которую проходит обрабатываемый материал. Решетка отсеивает мелкие элементы, после чего материал поступает в валок, который быстро вращается (12-70 м/сек). Валок оснащен лопатками, которые захватывают материал и отбрасывают его на щиток. Элементы материала взаимно ударяются друг о друга, щиток, корпус и лопатки валка, в результате чего происходит окончательное измельчение материала. Степень измельчения достигает i = 20 – 30.
К достоинствам данных типов устройств, принято относить высокую эффективность, малый удельный расход энергии, несложность устройства и небольшой вес, легкость установки.
Более подробно о вибрационных дробилках
Для сверхтонкого измельчения, помимо вибрационных установок, широко используются коллоидные мельницы. По принципу действия, они похожи на ролико-кольцевые или ударно-центробежные мельницы. В таких устройствах материал измельчается посредством прохождения сквозь зазор между быстро вращающимся ротором (роликом конической формы) и статором (кольцом, расширяющимся кверху). Зазор может находиться также между пальцами диска-ротора, которые расположены по концентрическим окружностям и корпусом мельницы. Такие устройства работают при очень высоком уровне скорости ротора (до 125 м/сек) и применяются, в основном, для мокрого измельчения.
Чтобы осуществить помол высокой тонкости и получить частицы величиной менее 1 мк, размельчение выполняют в мельницах коллоидного типа. Материал измельчают в этих мельницах благодаря трению или ударам методами сухого или мокрого помола.
Мельница такого типа включает корпус с выемкой посередине. Выемка имеет коническую форму и в ней расположен и вращающийся ротор. Между выемкой и ротором очень маленький зазор (мин. 0,05 мм). Через отверстие в выемке материал поступает в зазор между выемкой и ротором, который можно регулировать микрометрическим винтом; твердые частицы истираются, выходя через выходное отверстие вместе с жидкостью. Ротор приводит во вращение электродвигатель с помощью шкива.
Существует и другой тип коллоидных мельниц. Такие мельницы функционируют по принципу ударов пальцев по суспензии. Состоят они из корпуса цилиндрической формы, в котором на большой скорости вращается диск. По обеим сторонам диска расположены пальцы. Через патрубок суспензия поступает в мельницу, где подвергается ударам пальцев, и выходит через патрубок.
Насос подаёт суспензию из сборника через трубопровод в мельницу. Материал в мельницу следует подавать на небольшой скорости, чтобы она сильно отличалась от окружной скорости ударных пальцев. Как правило, скорость при загрузке материала в мельницу равна 0,7 метров в секунду, а окружная скорость диска – 190 метров в секунду.
Метод мокрого помола наиболее распространен и доступен при приготовлении коллоидных растворов. Сухой же метод помола не обеспечивает получение достаточной степени тонкости, чтобы получить частицы коллоидных размеров. Для тонкого сухого помола служат центробежно-шаровые мельницы коллоидного типа. В них используется большое количество шаров диаметром 8 – 15 мм. Шары разбрасываются с большой скоростью, разбивая материал, проходящий тот же путь, что и сами шары. Готовый размельчённый продукт выходит после прохождения через воздушный сепаратор.
Истирающие мельницы, к примеру, роликовые, оснащены вращающейся чашей, внутри которой непрерывно катятся два или более обкатных элемента цилиндрической формы.
Цилиндрические обкатные элементы, плотно прижимаемые упругими пружинами к бегунной дорожке, измельчают куски подаваемого по центру материала путем их сильного сжатия и истирания. При этом продукт перемещается под роликами к краям чаши, после чего скребками и направляющими лопатками снова подвигается к ним и измельчается повторно.
Измельченный продукт сдувается к верху мощным потоком воздуха, поступающего по краю чаши, и попадает вместе с ним в воздушный, а затем и центробежный сепаратор, находящийся за пределами мельницы, где и осаждается. Крупные частицы продукта задерживаются в воздушном сепараторе машины и затем снова попадают на бегунную дорожку, где повторно подвергаются измельчению. Все истирающие мельницы могут выполнять грубое и тонкое измельчение самых различных материалов, от твердых до весьма мягких.
Устройство спирально-струйных мельниц выполнено таким образом, что подаваемый в них из сопел сжатый воздух на высокой скорости (до 600 метров в секунду) подхватывает загружаемый материал и несет его в плоскую цилиндрическую камеру. Внутри нее образуется мощный быстро вращающийся поток, который идет от периметра по спирали к расположенному по центру выходному отверстию. Исходный материал, попадая в камеру на высокой относительной скорости, сталкивается там с мощным спиральным потоком, либо же со стеной, разбиваясь тем самым на мельчайшие частички.
Стригально-режущие мельницы способны измельчать самые различные вещества: мягкие, упругие и вязкие. Они одинаково хорошо измельчают макулатуру, куски пластика, резины (старые шины) и текстиля, а так же отходы древесины, которые потом идут для изготовления ДСП. Существует несколько вариантов исполнения данных машин.
Роторные режущие мельницы оснащены ротором с ножевым ободом, который вращается в корпусе машины относительно закрепленных на его внутренней верхней части неподвижных ножей. Загружаемый сверху исходный материал, попадая в рабочее пространство машины, разрывается на части вращающимися ножами и измельчается в пространстве между неподвижными и подвижными ножами путем резки. Мелкий продукт выходит из агрегата через мелкую сетку, крупные же куски материала будут оставаться в мельнице и кромсаться ее ножами до тех пор, пока они не достигнут достаточной для прохождения через отверстия сетки степени измельчения.
Сравнение и выбор дробильно-размольных машин
Выбор дробилок зависит от двух основных аспектов: вида измельчения и физико-механических свойств обрабатываемого материала.
Для крупного дробления наиболее удобны щековые дробилки. Конусные дробилки также применяются для крупного дробления, но вследствие их сложной конструкции и большого веса такие устройства целесообразно применять на крупных производствах, т.к. одна конусная дробилка способна заменить две и более щековые машины.
Грибовидные дробилки значительно превосходят по производительности валковые дробилки, однако последние отличаются компактностью, простотой и надежностью, вследствие чего они применяются чаще. Для работ с хрупкими материалами лучше всего подходят зубчатые валковые дробилки.
Дезинтеграторы являются оптимальным решением для измельчения влажных материалов небольшой твердости.
Шаровые мельницы используются для тонкого измельчения. Ролико-кольцевые применяются для работы с материалами небольшой твердости.
Вибрационные мельницы производят высокодисперсный измельченный продукт, при условии предварительного измельчения материала в дробилках других типов до 2 мм.
Струйно-вибрационные мельницы распространены мало, но наиболее оптимальны для работы с такими материалами как каменный уголь, сухие красители, двуокись титана и т.п.
Примеры оборудования
Пример оборудования/машины для дробления
Предлагаемая четвертая стадия додробления представляет собой систему из четырех, компактных установок работающих параллельно, обвязанных общими транспортными конвейерами и сопутствующим оборудованием. Каждая установка спроектирована в виде двух ярусного блока, состоящего из грохота, конусной дробилки и погрузочно-разгрузочных конвейеров, смонтированных на общей раме основании. По ходу процесса продукт по транспортным конвейерам с каждой установки отводиться на общий коллекторный конвейер, который транспортирует его на стадию измельчения.
Общая производительность четвертой стадии составит около 2000 т/ч, алгоритм работы стадии предусматривает следующие технологические процессы: продукт с сыпного конвейера (тот, что транспортирует продукт из бункера на четвертую стадию додрабления) подается на точку разгрузки где при помощи разветвлительной коробки разделяется на два одинаковых потока и идет по двум конвейерам 60″ до следующих разветвлительных коробок, где снова делиться еще на два одинаковых потока и по четырем конвейерам 48″ поступает в четыре бункерных питателя.
Из бункерных питателей продукт поступает на четыре двух ярусных блока где последовательно проходит процесс грохочения после которого отсеявшийся продукт поступает на общий коллекторный конвейер, по которому направляется на стадию измельчения, а не просеявшийся продукт поступает на дробилки после которых опять подается на грохоты. Каждые два блока завязаны в две замкнутые схемы дробление + грохочение между собой.
Производительность установок дробления и грохочения около 500 т/ч. Из 500 т/ч, проходящих стадию грохочения, около 78% пройдут через грохот, а на каждую дробилку пойдет 110-150 т/ч. Поскольку продукт поступает в грохоты после стадии дробления, а конусные дробилки с легкостью справятся с указанными критериями дробления, то продукт, прошедший дробление, может подаваться к провотиположной установке, что поможет значительно упростить сложную систему возврата для замкнутой цепи одной и той же установки.
1.Потолочный конвейер (подает среду на грохот)
Канальная конструкция
ложковые роликовые опоры 5″ на центрах 36″
ложковые роликовые опоры 35 °
ложковые роликовые опоры 20 ° под приёмным бункером
48″ ¼″ поверхность, 3-ная лента, вулканизированное соединение
запаздывающий передний шкив 18″ – вал 3 7/16
самоочищающийся задний шкив 16″ – вал 2 15/16
редуктор 615 в комплекте с ограничителем обратного хода
эл. двигатель TEFC 30 л.с. 1800 об./мин.
самоочищающиеся возвратные ролики
устройство для первичной очистки ленты
3.Конвейер под грохотом
лента 60″, 3-ное вулканизированное соединение
материал: железо 3 х 5 х 3/8 уголок
ложковые роликовые опоры 20 °
задний шкив 16″ в комплекте с валом 2 15/16
Эл. двигатель, закрытый с воздушным охлаждением, 30 л.с. 1800 об./ мин.
редуктор № 6 в комплекте с защитным устройством
самоочищающиеся возвратные ролики
устройство первичной очистки ленты
гидравлическое устройство управления для защиты от перегрузки
возможность дистанционного управления
гидрозажим
цифровое считывание
автоматический выброс посторонних железных предметов
устранение полостей
гидравлический бак
маслоохладитель
пульт управления
1 масляный фильтр 50 µм
все трубы и клапаны
смазочный насос
электродвигатель в 200 л.с.
установлен 1 комплект мелкопористых фильтров
5.Конвейер для сброса материала из конусной дробилки
лента 42″, 3-ное вулканизированное соединение
материал: железо уголок 3 х 5 х 3/8
ложковые роликовые опоры 20 °
задний шкив 16″ в комплекте с валом 2 15/16
запаздывающий передний шкив 16″ в комплекте с валом 2 15/16
Эл. двигатель, закрытый с воздушным охлаждением, 15 л.с., 1800 об./мин.
редуктор №6 в комплекте с устройством защиты
самоочищающиеся возвратные ролики
устройство первичной очистки ленты
1.Бункерные питатели двух ярусных блоков
бункерный питатель 14′ x 8′ – пластина 3/8″ – саморазгружающийся
болтовое соединение пластины 3/8″ QT
общая длина стенок 8′
в предложение входят закрытые стороны
2.Подающий конвейер 42″
18 ударных роликов подающего конвейера, по час. стр., 6″, на центрах 9″
для удобства технического обслуживания 2 комплекта вала & подшипников предусмотрена съемная конструкция
2 ударных вала 2 ½″ – высокопрочный стальной сплав
запаздывающий передний шкив 18″ – вал 3 7/16
двухрядные опорные подшипники
самоочищающийся задний шкив – вал 3 7/16
соединение поверхность ¼″, 4-ная лента, вулканизированное соединение
частотный привод, закрытый с воздушным охлаждением, 15 л.с.
3.Конвейер для транспортировки среды конусной дробилки
канальная конструкция 12″
ложковые роликовые опоры 5″ на центрах 36″
ложковые роликовые опоры 35 °
ложковые роликовые опоры 20 ° под приёмным бункером
42″ ¼″ поверхность, 3-ная лента, вулканизированное соединение
запаздывающий передний шкив 16″ – вал 2 15/16
самоочищающийся задний шкив 14″ – вал 2 15/16
редуктор 615 в комплекте с ограничителем обратного хода
эл. двигатель TEFC 25 л.с. 1800 об./мин.
самоочищающиеся возвратные ролики
устройство для первично очистки ленты
4.Конвейер передаточный 48″ x 50′
канальная конструкция 12″
ложковые роликовые опоры 5″ на центрах 36″
ложковые роликовые опоры 35 °
ложковые роликовые опоры 20 ° под приёмным бункером
48″ ¼″ поверхность, 3-ная лента, вулканизированное соединение
запаздывающий передний шкив 18″ – вал 3 7/16
самоочищающийся задний шкив 16″ – вал 2 15/16
редуктор 615 в комплекте с ограничителем обратного хода
эл. двигатель TEFC 30 л.с. 1800 об./мин.
самоочищающиеся возвратные ролики
устройство для первичной очистки ленты
5. Конвейер передаточный 60″ x 50′
канальная конструкция 12″
ложковые роликовые опоры 5″ на центрах 36″
ложковые роликовые опоры 35 °
ложковые роликовые опоры 20 ° под приёмным бункером
60″ ¼″ поверхность, 3-ная лента, вулканизированное соединение
запаздывающий передний шкив 18″ – вал 3 7/16
самоочищающийся задний шкив 16″ – вал 2 15/16
редуктор 615 в комплекте с ограничителем обратного хода
эл. двигатель TEFC 30 л.с. 1800 об./мин.
самоочищающиеся возвратные ролики
устройство для первичной очистки ленты
6.Разветвлительные коробки
материал 3/8″ мягкая сталь
обшивка: пластина QT 3/8″
1.Четыре двух ярусных блока, каждый из которых включает в себя следующее оборудование размещенное на общей раме основании:
