Центробежно-ударный способ дробления известен достаточно давно и в последнее время находит все большее применение. Достаточно сказать, что первый патент на дробилку типа «камень о металл» был получен Ц. Мелером в Германии еще в 1877 г. Разработанная им конструкция предполагала несколько стадий дробления в одном аппарате. Для этого на одном валу было расположено несколько ускорителей (роторов). Эта идея так и осталась нереализованной. В наши дни она представляется нерациональной из-за низкой надежности столь сложной конструктивной схемы.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Все известные на сегодняшний день промышленные центробежно-ударные дробилки имеют один ускоритель.
Однороторный вариант схемы Ц. Мелера с открытым ротором, снабженным радиальными разгонными ребрами, был использован для дробления «камень о металл» в дробилке Tornado (рис. 7.8.1) фирмы WerCo Steel (США). В центральной части сварного ускорителя предусматривался распределительный конус. Цилиндрический корпус дробилки закрывался крышкой. Крышка фиксировалась на замках, обеспечивая тем самым удобный доступ в камеру дробления. Соосно ускорителю в крышке располагались загрузочный бункер и питающий патрубок. Брони крепились к внутренней стенке корпуса.
Дробилки такого же типа с открытым ротором в середине XIX в. выпускала фирма Spokane Crusher (США). Ребра в ускорителе дробилки были съемные и выполнены из специальных сталей. С целью снижения изнашивания ускорителя и повышения его динамической уравновешенности специалисты фирмы Spokane Crusher установили броневые плиты так, чтобы обеспечить при ударе прямой угол. Это было важно как для эффективности дробления, так и для снижения износа, поскольку уменьшало износ скольжением и минимизировало влияние рикошетов осколков. В дробилках с реверсивным приводом применяли броневые плиты симметричной угловой формы.
Расширение сферы применения центробежно-ударных дробилок в 80-е гг. XX в. произошло благодаря появлению компании Barmac Associates (Новая Зеландия) и ее дробилке с вертикальным валом. Первый образец дробилки Barmac Rotopuctor создан в 1975 г. Принцип самофутеровки, принятый для защиты ускорителя и отражательной поверхности дробилки, предполагает закрытый ускоритель. Сегодня данное решение используют многие производители таких дробилок.
Способ формирования самофутеровки состоит в следующем (рис. 7.8.2). Перед началом работы новый ускоритель, установленный в дробилку, приводится во вращение с номинальной или меньшей скоростью. В него понемногу подается некрупный сыпучий материал, который образует на разгонных лопастях ускорителя защитный слой самофутеровки, удерживаемый в канале лопаткой, установленной на выходе.
Момент окончательного образования защитного слоя каналов ускорителя песком определяют по тому, что песок появляется в разгрузочном отверстии дробилки. Только после этого в дробилку подается основное питание. Его движение происходит во внутренних каналах ускорителя по ранее образованному слою песка. Остальные участки поверхности ускорителя, не защищенные самофутеровкой, покрыты износостойкими съемными деталями, выполненными из специальных материалов: кромка загрузочного отверстия, кольцевые (верхняя и нижняя) пластины ускорителя и его центральная зона под отверстием, куда поступает питание.
В современных дробилках применяют сменные кольца, распределительный конус, подкладные листы из чугуна. Используемые марки чугунов отличаются особой твердостью, высокой прочностью и ударной вязкостью.
Чугунный конус (колпак) устанавливают в ускорителе в центре, на нижней кольцевой пластине. Он прикрывает шлицевое соединение ускорителя с приводным валом (крепится одним болтом) и встречает удар еще не закрученного потока горной массы. Подкладные листы, которые представляют собой профилированные чугунные пластины, образуют «берега» потока горной массы и защищают от абразивного износа в каналах ускорителя внутреннюю поверхность верхней и нижней пластин.
Кроме того, обе пластины играют роль главных деталей силового каркаса ускорителя, к которым крепятся разгонные канаты и вся чугунная футеровка. Для защиты кромки окна и удержания слоя самофутеровки в конце разгонного канала устанавливается стальная концевая лопатка. Для повышения ее износостойкости применяют одну или несколько твердосплавных вставок.
Описанная выше компоновка ускорителя Ваппас стала прототипом ускорителя для современных центробежно-ударных дробилок, так как сочетает минимальный износ и удобство замены съемных деталей на демонтированном ускорителе.
Низкий ресурс и высокая чувствительность традиционных подшипниковых опорных узлов к ударным радиальным нагрузкам не позволяли увеличивать скорость вылета куска руды из ускорителя до требуемых при дезинтеграции руд значений (70... 100 м/с), если крупность максимальных кусков остается в пределах 40...70 мм.
Таким образом, в центробежных дробилках в случае использования подшипникового узла для достижения высокой производительности требуется сделать нелегкий выбор: либо крупность питания, либо скорость удара. В результате дробилки на подшипниковой опоре имеют ряд ограничений. Так, например, крупность исходного питания не должна превышать 50...60 мм, диаметр ускорителя должен быть < 1 м, его линейная скорость ограничена 60...70 м/с. Из-за малой скорости и, следовательно, низкого коэффициента измельчения высока степень возврата на додробливание.
Очевидно, что ударные дробилки, разработанные с применением традиционных подшипниковых узлов, пока не могут конкурировать с конусными дробилками мелкого дробления, стержневыми мельницами и мельницами полусамоизмельчения.
Для преодоления данных ограничений в ЗАО «Новые технологии» (г. Санкт-Петербург) была применена воздушная опора (рис. 7.8.3). Она представляет собой две полусферы (статор / и ротор 2), в зазор между которыми нагнетается воздух вентилятором 5. Требуется небольшое давление воздуха, для чего достаточно типового напорного вентилятора. Роторная часть «всплывает» и выбирает ось вращения под действием внешних факторов. При этом значительно снижается чувствительность к дебалансу (по сравнению с подшипниковыми аналогами до 5-10 раз). Снижение чувствительности вращающихся систем к нагрузкам на них позволяет вращать с высокими скоростями ускорители больших диаметров. Благодаря этому снижается износ рабочих органов оборудования, так как ускорение и прижимные силы измельчаемого материала на быстроизнашиваемые элементы при этом значительно ниже, чем на меньших ускорителях, придающих материалу заданную скорость [12, 13].
Технические характеристики центробежных дробилок приведены в табл. 7.8.1.
Для дробилок «Титан» производительность может изменяться в зависимости от максимального куска питания, например для дробилки Д-125 при максимальном куске 60 мм производительность составт 150 т/ч, при максимальном куске 70 мм она будет равна 220 т/ч.
