Геологическая энциклопедия - дробление

(a. breaking, crushing; н. Brechen, Zerkleinerung, Quetschen; ф. broyage, concassage; и. molienda) процесс разрушения кусков руды, угля и другого твёрдого материала с целью получения требуемой крупности (более 5 мм), гранулометрич. состава или степени раскрытия минералов. Д. основано на действии внеш. сил сжатии, растяжении, изгибе или сдвиге, к-рые проявляются в макс. степени в ослабленных сечениях куска, вызванных дефектами его структуры (размером и формой), слоистостью, пористостью и трещиноватостью. Для процессов Д. наиболее важные характеристики прочность (крепость) и дробимость кусков. Для энергетич. оценки Д. выдвинуто и используется в расчётах неск. гипотез: о пропорциональности элементарной работы Д. приращению площади поверхности куска или квадрату его диаметра (П. Риттингер, 1867); о пропорциональности элементарной работы деформации куска изменению его первоначального объёма или куба его диаметра (В. Л. Кирпичёв, 1874; А. Кик, 1885); о пропорциональности элементарной работы, затрачиваемой на Д. куска, изменению его первоначального объёма и приращению площади поверхности куска (П. А. Ребиндер, 1944); о связи напряжения на концах трещин куска и критич. длиной трещины (А. Гриффитс, 1920); о пропорциональности элементарной работы Д. среднегеом. приращению объёма и площади поверхности (Ф. Бонд, 1950).

Предпочтительные области применения гипотез: при крупном Д. (приращение поверхности мало) работу Д. определяют по гипотезе Кирпичёва; при мелком Д. (измельчении, истирании) по гипотезе Риттингера. Закон Бонда достаточно точно применим при среднем Д. Теория Д. позволяет количественно описывать процессы Д. в машинах разл. типов и их параметры работу Д., мощность двигателя, производительность, наибольшие усилия Д. и т.п.

Рис. 1. Методы дробления: а раздавливание; б раскалывание; в излом; г срезывание; д истирание; е удар.

Д. может быть осуществлено следующими методами: раздавливания (рис. 1, а), наступающего вследствие превышения напряжений деформации предела прочности материала на сжатие; раскалывания (рис. 1, б) из-за расклинивания (растяжения) и последующего разрыва куска; излома (рис. 1, в) из-за изгиба; срезывания (рис. 1, г) из-за сдвига; истирания, проявляющегося в малой степени (рис. 1, д) из-за сдвига и последующего срезывания; удара (рис. 1, е) из-за действия напряжений сжатия, растяжения, изгиба и сдвига. Раздавливание применяется, как правило, при крупном и среднем Д. твёрдых г. п. и углей, раскалывание или удар преим. для хрупких и вязких пород (углей, известняков, асбестовых руд и т.п.). Предел прочности кусков на растяжение в десятки раз меньше, однако по конструктивным соображениям в совр. практике Д. осн. разрушающим воздействием является раздавливание.

По виду реализации методов Д. его делят на механическое (наиболее распространённое), пневматическое, или взрывное, электрогидравлическое, электроимпульсное, электротермическое, аэродинамическое, по способу воздействия на материал на статическое и динамическое. Статич. способы механич. Д. раздавливание, раскалывание, излом проводят в щёковых, конусных и валковых дробилках. Динамич. способы Д. удар, истирание (роторные дробилки), раскалывание, раздавливание (стержневые дробилкидезинтеграторы). По крупности конечного продукта выделяют крупное (100-350 мм), среднее (40-100 мм), мелкое Д. (5-40 мм), по технол. назначению подготовительное (для подготовки материала к обогащению или др. видам переработки), окончательное (когда продукты Д. являются товарными, напр. при выпуске сортовых углей), избирательное (при к-ром один из компонентов материала, отличающийся меньшей прочностью, под действием одинаковой внеш. силы разрушается интенсивнее другого, более прочного).

Процесс Д. обычно соединяют с предварит. грохочением, когда весь исходный материал сначала поступает на грохот, а в дробилку направляются лишь крупные куски, подрешётный продукт грохота уходит далее, минуя дробилку. Существуют открытый и замкнутый циклы Д. (рис. 2).

Рис. 2. Дробление в открытом (а) и замкнутом (б) циклах: 1 грохот; 2 дробилка.

При открытом цикле Д. продукт проходит через дробилку только один раз, при замкнутом продукт из дробилки поступает на грохот, недостаточно раздробленные куски вновь направляются в дробилку на додрабливание, а мелкие на последующую обработку. При замкнутом цикле Д. улучшается качество продукта (гранулометрич. состав однороден), снижается расход энергии и износ частей дробилки. В зависимости от требуемой крупности готового продукта для получения высокой степени Д. применяют последовательно неск. стадий Д.: при Д. руд цветных металлов, как правило, 2, 3 или 4, руд чёрных металлов и угля 2 или 3 стадии.

Развитие теории Д. связывается с уточнением закономерностей и конструктивной разработкой износоустойчивых машин и аппаратов с миним. уд. энергозатратами Д.

Литература: Серго Е. Е., Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых, К., 1975; Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы, под ред. В. А. Олевского (и др.), 2 изд., М., 1982.

В. З. Персиц.