Схеми дроблення — сукупність стадій дроблення.
Загальний опис Операції дроблення на збагачувальних фабриках застосовуються: при крупному вкрапленні мінералів — для підготовки корисних копалин до операцій збагачення, при дрібному і тонкому вкрапленні — для підготовки до операцій подрібнення. На дробильно-сортувальних фабриках операції дроблення мають самостійне значення.
Операція дроблення й операції попереднього та перевірного грохочення складають стадію дроблення, а сукупність стадій дроблення — схему дроблення. Залежно від наявності і призначення операцій грохочення в схемах дроблення розрізняють п'ять різновидів стадій (одностадійних схем) дроблення (рис.).
Різновиди стадій, які використовуються в схемах дроблення такі:
стадія А — відкрита; стадія Б — відкрита з попереднім грохоченням; стадія В — замкнута з перевірним (контрольним) грохоченням; стадія Г — замкнута з поєднанням попереднього і перевірного грохочення; стадія Д — замкнута з роздільними попереднім і перевірним грохоченням.
Схема підготовчих операцій визначається виходячи з речовинного складу і фізичних властивостей корисної копалини, а також крупності матеріалу, прийнятої в схемі збагачення.
При збагаченні корисних копалин, у яких корисні і породні мінерали розкриваються при крупному дробленні, схеми підготовчих операцій можуть обмежитися крупним (середнім) дробленням і грохоченням.
При наявності в корисних копалинах крупновкраплених корисних мінералів або агрегатів мінералів із контрастними фізико-хімічними властивостями, що використовується при їх розділенні, схема підготовчих операцій може розмикатися з включенням операції попередньої концентрації, що дозволяє виділити частину збагаченого матеріалу, відвальних відходів, або розділити корисну копалину на продукти, що надалі переробляються за різними схемами. На збагачувальних фабриках, що переробляють дрібно- і тонковкраплені руди кольорових, рідкісних і чорних металів, схеми рудопідготовки включають операції дроблення і подрібнення з операціями грохочення і класифікації.
При виборі раціональної схеми дроблення необхідно вирішити два основних питання:
про число стадій дроблення, про необхідність операцій грохочення в окремих стадіях.
Число стадій дроблення визначається початковою і кінцевою крупностями матеріалу, що дробиться. Максимальна крупність грудок у вихідному матеріалі, що надходить на дроблення, залежить від продуктивності гірничодобувного підприємства і системи гірничих робіт. Найбільш крупна руда (до 1200 мм) одержується при відкритих роботах і великій продуктивності кар'єру, найбільш дрібна (до 300 мм) — при підземних гірничих роботах і малій продуктивності шахти. Оптимальна крупність дробленого продукту, який подається в стержневі млини повинна становити 15—25 мм, у кульові — 10—15 мм. Критерієм, який враховує співвідношення між максимальними розмірами зерен матеріалу, що подається на дроблення, і дробленого, служить загальний ступінь дроблення:
Sзаг = Dвих / dдр,
де:
Dвих — розмір максимальної грудки матеріалу, що подається на дроблення, мм; dдр — розмір максимальної грудки дробленого матеріалу, мм.
На великих збагачувальних фабриках загальний ступінь дроблення може досягати 100 і більше. Одержати такий ступінь дроблення за один прийом неможливо, він коливається звичайно в межах 4—6. Тому найчастіше зустрічаються схеми дроблення, що складаються з трьох стадій — крупного, середнього і дрібного дроблення. Число стадій дроблення вибирають виходячи з загального ступеня дроблення, що дорівнює добутку ступенів дроблення в окремих стадіях.
Sзаг = S1ּ S2ּ…ּ Sn,
де Si — ступені дроблення в окремих стадіях.
Правила вибору схеми дроблення З огляду на сказане, перше правило вибору схеми дроблення говорить: число стадій дроблення при підготовці руд до подрібнення повинно дорівнювати двом або трьом.
Виняток із цього правила може бути зроблено:
у випадку використання інерційних, молоткових і роторних дробарок, що мають високі ступені дроблення (20—40); для фабрик дуже малої продуктивності (до 100 т/добу), де з метою спрощення схеми дроблення вона приймається одностадійною і при цьому допускається підвищена крупність грудок у живленні млинів; для фабрик дуже великої продуктивності (понад 40 000 т/добу), що переробляють тверді руди плитнякової будови (типу криворізьких магнетитових кварцитів), приймається чотиристадійна схема дроблення.
Операції попереднього грохочення в схемах дроблення застосовують для зменшення кількості матеріалу, що надходить в операцію дроблення, а також для збільшення рухливості матеріалу в робочій зоні дробарки, що особливо важливо при дробленні в конусних дробарках середнього і дрібного дроблення, схильних до забивання рудним дріб'язком. У той же час застосування операцій попереднього грохочення викликає збільшення капітальних витрат і приводить до ускладнення цеху дроблення. Тому попереднє грохочення варто застосовувати при досить високому вмісті підрешітного класу у вихідному матеріалі (не менше 15 %), а також при високій вологості цього класу, що приводить до зниження продуктивності дробарки.
Звичайно на першій стадії дроблення попереднє грохочення встановлюють при необхідності збільшення пропускної спроможності дробарки.
На другій стадії дроблення в більшості випадків передбачають попереднє грохочення. Однак якщо дробарки середнього дроблення мають великий запас продуктивності в порівнянні з дробарками дрібного дроблення, зв'язаними з ними, то попереднє грохочення не передбачається. Але в цьому випадку варто врахувати властивості корисної копалини (вміст глини, шламу) і її вологість. При несприятливому співвідношенні зазначених параметрів використання попереднього грохочення є необхідним, тому що без попереднього відсіву дріб'язку можлива підпресовка дробарки.
На третій стадії дроблення при малих розмірах розвантажувальних щілин (6—7 мм) попереднє грохочення застосовують завжди. Звідси випливає друге правило вибору схеми дроблення:
попереднє грохочення перед першою стадією застосовується рідко, його застосування повинно бути обґрунтоване; попереднє грохочення перед другою стадією, як правило, передбачається, відмова від нього повинна бути обґрунтована; попереднє грохочення перед третьою стадією передбачається завжди.
Операції перевірного грохочення застосовують для повернення в дробарку надрешітного продукту. Вміст надрешітного продукту в дробленому може досягати 60 %, при цьому розмір грудок надрешітного продукту може в 2—3 рази перевищувати розмір розвантажувальної щілини дробарки. Отже, при наявності перевірного грохочення в останній стадії крупність кінцевого продукту може бути зменшена в 2—3 рази і тим самим підвищені показники роботи цеху. Однак введення в схему перевірного грохочення приводить до ускладнення конструктивного оформлення цеху, збільшення капітальних витрат, погіршення санітарних умов праці.
З викладеного випливає третє правило вибору схеми дроблення: в останній стадії дроблення повинна бути операція перевірного грохочення.
Три правила вибору схеми дроблення задовольняють при дрібному вихідному матеріалі схеми АБ, ББ, БГ і БД, при крупному вихідному матеріалі — схеми АББ, БББ, АБГ, ББГ, АБД і ББД. Операція грохочення на першій стадії не обов'язкова. Схеми АБ, ББ, АББ і БББ дозволяють одержати дроблений продукт крупністю до 25 мм, схеми БГ, БД, АБГ, ББГ, АБД і ББД — крупністю до 10—20 мм. Ці схеми і застосовують у більшості випадків на збагачувальних фабриках при підготовці корисних копалин до подрібнення. На збагачувальних фабриках дуже великої продуктивності, що переробляють міцні руди, які дають при дробленні куски плоскої форми, застосовують чотиристадійну схему дроблення ААББ.
Вибір варіанта схеми дроблення
При підготовці руд до подрібнення вибір схеми дроблення залежить від способу і схеми наступного подрібнення, типу руди і її фізичних властивостей (міцності, грудкуватості, злежуваності, змерзлості, грохоченості та ін.). Вибір схеми дроблення здійснюється з урахуванням досвіду роботи підприємств-аналогів, що переробляють подібні руди, і шляхом порівняння сумарних капітальних та експлуатаційних витрат конкуруючих варіантів. Якщо руда міцна або середньої міцності і відносно суха, з'ясовується можливість дроблення її за раціональними схемами до 10 ÷ 20 мм і уточнюється застосовність процесу самоподрібнення. У цьому випадку можливі варіанти:
одностадійне дроблення руди до 300 мм за схемами А або Б і наступне рудне самоподрібнення; тристадійне дроблення руди до 10—15 мм за схемою АБГ і наступне одностадійне подрібнення в кульових млинах; тристадійне дроблення руди до 20—25 мм за схемою АБГ і наступне двостадійне подрібнення в стержневих і кульових млинах.
Для фабрик малої продуктивності застосування самоподрібнення, як можливий варіант, не розглядається, для них розглядається можливість використання двостадійних схем дроблення АГ з наступним одностадійним (у кульових млинах) або двостадійним (у стержневих і кульових млинах) подрібненням.
Якщо руди вологі і глинисті, то в схеми дроблення включають операції грохочення для відокремлення найбільш вологого дрібного класу, що направляється безпосередньо в млини. Залежно від конкретних умов дріб'язок виділяється з руди після крупного або середнього дроблення. При високому вмісті глини і вологи передбачають промивання руди і дроблення виконують із подачею води в робочу зону дробарки.
Порівняння варіантів здійснюється за такими показниками: числом машин і їхньою сумарною масою, загальною встановленою потужністю електродвигунів, загальною вартістю основного обладнання, сумарними експлуатаційними витратами на дроблення і подрібнення, технологічною надійністю, можливістю і надійністю автоматичного регулювання технологічних процесів, санітарними умовами праці.
Схеми дроблення при підготовці руд до збагачення
Результати збагачення залежать від ступеня розкриття корисних і породних мінералів. У кожному конкретному випадку ступінь розкриття мінералів повинен вибиратися шляхом техніко-економічних досліджень, тому що він залежить від речовинного складу корисної копалини, вкраплення мінералів, виробничої потужності фабрики, досконалості застосовуваних підготовчих і збагачувальних операцій та інших факторів.
При збагаченні вугілля, а також валунних залізних і крупновкраплених магнетитових руд дроблення виконують до 50—100 мм. Залежно від максимальної крупності сировини дроблення здійснюють за одну або дві стадії з попереднім грохоченням, але, як правило, без перевірного.
Якщо руда крупновкраплена і технологічною схемою передбачається її збагачення відсадкою або у важких суспензіях, то дроблення виконують до крупності 6—30 мм. Схема крупного і середнього дроблення вибирається звичайним способом. Для одержання постійної крупності дробленого продукту бажане застосування перевірного грохочення в останній стадії.
Підготовка до збагачення дрібновкраплених руд рідкісних металів здійснюється дробленням до 6—20 мм із наступним подрібненням у стержневих млинах до 0,3—2 мм.
Схеми дроблення при підготовці руд до самоподрібнення Див. також Самоподрібнення.
Схеми само- і напівсамоподрібнення використовують на збагачувальних фабриках великої і дуже великої продуктивності у випадку одержання технологічних переваг при заміні молольних тіл рудою або у випадках, коли фізичні властивості руди (вологість, глинястість) не дозволяють її дрібно дробити. Застосовуване на збагачувальних фабриках самоподрібнення може бути чотирьох різновидів:
рудне самоподрібнення, що здійснюється при крупності живлення до 350 мм (іноді до 500 мм); напівсамоподрібнення, що здійснюється на матеріалі тієї ж крупності, але в цьому випадку в млин додають сталеві кулі в кількості 5—10 % від його об'єму; грубе рудногалькове подрібнення (первинне) дозволяє подрібнювати руду крупністю 15—25 мм; подрібнюване середовище (руда) подається разом із живленням і повинно мати крупність 100—300 мм; тонке рудногалькове подрібнення (вторинне) призначене для переробки руд крупністю 3—5 мм при крупності подрібнюваного середовища 25—100 мм.