СПОСОБ ДРОБЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА В КОНУСНОЙ ИНЕРЦИОННОЙ ДРОБИЛКЕ С ПОЛУЧЕНИЕМ КУБОВИДНОГО ПРОДУКТА ПРИ МИНИМАЛЬНОМ ПЕРЕИЗМЕЛЬЧЕНИИ
METHOD OF PRODUCING CUBE-LIKE MATERIAL IN CONICAL INERTIAL CRUSHER AT MINIMUM RE-CRUSHING

Изобретение относится к способам дробления материала в конусных дробилках и наиболее широко может быть использовано для дробления твердых горных пород при производстве щебня.
При производстве щебня из горных пород получают дробленый продукт широкого спектра крупности зерен: щебень фракций 40-70; 20-40; 5-20 мм и так называемые отсевы крупностью 0-5 мм. При этом отсевы являются фактически отходом производства, а выход их доходит до 30-40% от исходной породы. Они скапливаются на площадках дробильно-сортировочных заводов, занимая огромные площади плодородных земель. Уменьшение количества отсевов, а также их утилизация являются важной народно-хозяйственной задачей.
Известны способы дробления пород с помощью различных устройств: щековых, конусных эксцентриковых и конусных инерционных дробилок. При этом количество излишне перерабатываемого продукта (отсевов крупностью 0-5 мм) зависит, в основном, от физико-механических свойств породы и от конструкции применяемого оборудования. Влиять на количество и соотношение получаемых фракций крупности зерен в продукте дробления можно только путем регулировки щелей дробилок.
При этом в конусных эксцентриковых дробилках щель может меняться в пределах 5-15 мм, причем она жестко фиксируется. В дробилках КИД щель может меняться от 5 до 120 мм, причем подвижный конус свободно отклоняется в ту или иную сторону при вращении. Оба типа дробилок при таких щелях выдают щебень разных фракций, но содержание зерен лещадной формы в эксцентриковой дробилке существенно выше. Количество зерен лещадной формы в готовом продукте на выходе из эксцентриковой дробилки достигает 40-50%.
Известен способ дробления горных пород (В.А.Арсентьев и др. «Производство кубовидного щебня и строительного песка с использованием вибрационных дробилок»), заключающийся в том, что исходный материал загружается в приемное отверстие конусной дробилки, проходит между подвижным и неподвижным конусами, подвергаясь раздавливанию и выходит из рабочего пространства в качестве готового продукта. Крупность продукта регулируется разгрузочной щелью дробилки.
Известна конусная инерционная дробилка (патент Китай №2184482, заявка 94207896.9), использующая способ дробления, включающий установку оптимальной разгрузочной щели между дробящими конусами, регулировку величины центробежной силы приводного вибратора, загрузку материала в дробящую полость и его дробление.
Известен также способ получения кубовидного щебня в инерционной конусной дробилке, включающий регулировку статического момента и частоты вращения приводного дебелансного вибратора, установку оптимальной величины разгрузочного зазора между конусами, загрузку дробилки исходным материалом и дробление его в дробящей полости. Дробилка работает «под завалом» при полностью заполненном рабочем пространстве. Дробление происходит в слое материала с усилиями не только сжатия, но и среза, сдвига, излома. В результате плоские и игольчатые зерна исчезают, окатываются. Данный способ позволяет значительно повысить кубовидность получаемого щебня (количество зерен лещадной формы составляет 10-15%) и снизить переизмельчение по классу мельче 5 мм до 20-25%.
Основным преимуществом конусных инерционных дробилок (КИД) является отсутствие кинематической связи между приводом и подвижным конусом. Внутренний конус опирается на отдельно стоящий сферический подпяток и приводится во вращение дебалансом, что позволяет ему свободно обкатываться по внутренней поверхности неподвижного конуса без зазора на холостом ходу. При подаче материала происходит его дробление усилием прижатия конусов за счет дебаланса. При попадании недробимого тела подвижный конус отклоняется в обратную сторону на величину установленной щели, и тело размером меньше щели проскакивает в разгрузку дробилки, что не приводит к перегрузке механизма привода, не вызывает поломки машины и остановки процесса.
Но существенным недостатком, присущим перечисленным способам, остается значительное количество мелких фракций на выходе из дробилки.
Известен способ дробления материала в конусной инерционной дробилке (патент РФ №2174444, заявка 99113210/03), принятый за прототип, включающий установку оптимальной разгрузочной щели между конусами для получения продукта заданной крупности, регулировку центробежной силы приводного вибратора, загрузку материала в дробящую полость и разгрузку продукта.
Однако количество переизмельченного материала по-прежнему остается высоким.
Целью изобретения является такая организация процесса дробления материала, которая позволила бы существенно уменьшить образование мелких фракций (отсевов) при повышенной кубовидности зерен.
Сущность изобретения состоит в том, что в конусную инерционную дробилку вместе с исходным продуктом подают недробимые шары (или дробь) в количестве от 10 до 50% от объема исходного продукта, выполненные, например, из магнитного материала, размером d<0,5i, где:
d - диаметр шаров (дроби), равный номинальному размеру куска на выходе дробилки, мм;
i - размер разгрузочной щели, мм.
Недробимые шары, попадая вместе с материалом в рабочий зазор (зев) дробилки, препятствуют тесному сближению конусов при работе и не позволяют раздавливать материал до крупности, меньшей диаметра шара. Таким образом избегается переизмельчение породы.
Эксперименты показали, что если мы хотим получить на выходе из дробилки щебень фракции крупнее 40 мм, то необходимо добавить шары диаметром 40 мм. Они будут препятствовать сближению конусов на расстояние менее 40 мм, и в разгрузке получим минимальное количество классов мельче 40 мм.
Если в дробилку добавлять шары мельче 40 мм, например диаметром 30 мм, то конуса будут сближаться на расстояние 30 мм и в дробленом продукте появятся куски от 30 до 40 мм, что нежелательно, т.к. будет происходить излишнее переизмельчение продукта.
Полученный продукт дробления пропускают через магнитный сепаратор, который отделяет стальные магнитные шары от дробленого материала, причем шары возвращаются снова в дробилку с новой порцией исходного материала, обеспечивая при этом многократное их использование.
Перечисленные операции заявляемого способа определены экспериментальным путем на различных материалах и для наиболее часто используемых для получения щебня конусных инерционных дробилках КИД-300, КИД-900, КИД-1200.
Как показали исследования, использовать шары диаметром, большим, чем половина ширины щели, нельзя, т.к. они заклиниваются в рабочем пространстве дробилки. Загрузка количества шаров меньше 10% объема подаваемого в дробилку материала не дает желаемого эффекта. А если шаров будет больше 50% от объема материала, это резко снижает производительность дробилки по щебню, что также нежелательно.
Подавать шары в эксцентриковую дробилку невозможно, т.к. из-за жесткой фиксации щели они будут заклиниваться в рабочем пространстве.
Пример осуществления заявленного способа
3
3
Брали гранитный щебень крупностью 0-10 мм в количестве 2 дм (2867 г) и стальные шарики (дробь) диаметром 2,2 мм в количестве 1 дм (9476 г). Материал с дробью тщательно перемешали (получилось 12343 г) (можно не перемешивать, а постоянно дозировать при непрерывном процессе) и загружали в работающую конусную инерционную дробилку КИД-300 с диаметром конуса 300 мм, на которой заранее была установлена ширина разгрузочной щели размером 5 мм и произведена регулировка центробежной силы приводного вибратора. Замерили время прохождения загружаемого материала через дробилку (составило 19 сек). Прошедший через дробилку материал пропустили через магнитный сепаратор, на котором стальные шарики отделили от гранита. По массе материала и времени прохождения материала через дробилку определили производительность дробилки по щебню, которая составила 542 кг/ч. А производительность дробилки по щебню без использования шариков составляла 772 кг/ч. Провели ситовый анализ издробленного материала, т.е. определили фракционный состав готового продукта. Результаты анализа приведены в двух последних графах табл.1 (фиг.1). Выделенную дробь использовали для следующей загрузки. Количество зерен лещадной и игольчатой формы в готовом продукте составило 8%.
Проведенные опыты по дроблению гранитного щебня крупностью 0-10 мм в дробилке КИД-300 при разном количестве дроби и материала показали, что при добавлении дроби существенно снижается выход мелких классов, а соотношение более крупных фракций в готовом продукте можно регулировать количеством добавляемой в дробилку вместе с материалом дроби (или шаров).
В таблице 1 на фиг.1 приведен гранулометрический состав материала, издробленного при различной добавке шариков. Для наглядности на графиках (фиг.2) приведена гранулометрическая характеристика продуктов дробления. Видно, что при добавлении в исходный материал недробимых шариков фракционный состав дробленого продукта существенно меняется: возрастает выход крупных фракций и уменьшается выход мелких.
В таблице 2 на фиг.3 приведена зависимость выхода отдельных узких фракций дробленого продукта от количества добавляемой дроби, снятая с графика (фиг.2). Видно, что выход класса крупнее 1,25 мм возрос с 4,3% (при работе без дроби) до 25,3% (при добавлении 50% дроби), выход класса мельче 0,63 мм уменьшился с 72,3% до 40,7%, а выход класса мельче 0,16 мм (пыль) снизился с 22,1% до 9,1%. Таким образом, добавлением в дробилку вместе с дробимым материалом определенного количества шаров (недробимых тел) можно регулировать выход различных фракций материала.
Это очень важно при необходимости получения узких фракций щебня из горных пород. Предлагаемым способом можно увеличивать выпуск дефицитных фракций и снижать количество невостребованных в данное время классов крупности (фракций). Можно добиться резкого снижения выхода отсевов дробления, которые являются фактически отходами производства, и повысить рентабельность предприятия.
Недробимые тела, добавляемые с материалом при дроблении, должны иметь шарообразную (сферическую) форму, чтобы они легко обкатывались по поверхности конусов и легко проходили через дробилку. Шары могут быть выполнены из нехрупкой стали или другого (недробимого) материала. Важно, чтобы материал обладал магнитными свойствами для возможного последующего отделения шаров от щебня с помощью магнитного сепаратора.