В процессах переработки полезных ископаемых ключевым параметром является степень дробления или измельчения. Этот показатель определяется как соотношение размеров частиц исходного материала и конечного продукта после обработки. От степени дробления напрямую зависят такие важные эксплуатационные характеристики, как энергопотребление и производительность дробильно-измельчительного оборудования.
Методы расчета степени дробления
В промышленной практике существует несколько подходов к определению этого параметра. Наиболее распространенный метод — расчет по максимальной крупности, то есть отношение размеров самых больших кусков до и после обработки. Для сыпучих материалов размер куска принято определять как наименьший размер отверстия сита, через которое этот кусок может пройти. Следовательно, степень дробления часто вычисляют как отношение диаметров ячеек сит, используемых для классификации исходного и конечного материала. Важно отметить, что для корректности сравнения форма отверстий в ситах должна быть одинаковой, так как она влияет на результаты просеивания.
Ограничения простого метода и понятие среднего диаметра
Однако расчет по максимальному куску не всегда дает полную картину. Можно получить два продукта с одинаковым размером наибольшего куска, но с совершенно разным гранулометрическим составом (один будет содержать больше мелких фракций, другой — больше средних). В этом случае степень дробления, рассчитанная по максимуму, будет одинаковой, хотя фактически измельчение в одном случае проведено более тщательно.
Для более точной оценки процесса предлагается использовать средний диаметр частиц, который рассчитывается с учетом полной характеристики крупности материала. Формула принимает вид: i = Dср / dср, где Dср — средний диаметр кусков исходной руды, а dср — средний диаметр продукта после дробления. Этот метод лучше отражает реальную эффективность измельчения.
Высокие степени дробления и необходимость стадиальности
На обогатительных фабриках часто требуется достичь очень высокой степени сокращения размеров. Например, при подготовке руды к флотации ее необходимо измельчить до частиц менее 0.1 мм, в то время как с карьера она может поступать с кусками до 1500 мм. Общая степень дробления в таком случае составит 15 000.
Достичь подобного результата в одной машине технически невозможно и экономически нецелесообразно. Конструкция любой дробилки или мельницы оптимизирована для эффективной работы в определенном диапазоне степеней дробления. Поэтому процесс сокращения размеров разбивают на несколько последовательных этапов — стадий дробления и измельчения. Каждая стадия выполняется на специализированном оборудовании.
Классификация стадий дробления и измельчения
Стадии дробления традиционно классифицируют по крупности обрабатываемого материала:
- Крупное (первичное) дробление: уменьшение размера с 1500–300 мм до 350–100 мм.
- Среднее (вторичное) дробление: с 350–100 мм до 100–40 мм.
- Мелкое (третичное) дробление: с 100–40 мм до 30–5 мм.
Стоит отметить, что эти границы являются условными и могут варьироваться в зависимости от технологии и типа руды. В некоторых случаях, например при переработке железных руд с большим количеством плитняка, может применяться и четырехстадийная схема дробления.
Процесс, следующий за мелким дроблением (для материала мельче 30 мм), называется измельчением. В зависимости от требований технологии обогащения, измельчение также может быть одно-, двух- или трехстадийным.
Энергетическая составляющая процессов
Необходимо подчеркнуть, что дробление и, в особенности, измельчение — это самые энергоемкие операции на обогатительной фабрике. На их долю может приходиться до 50% всего энергопотребления предприятия. Поэтому оптимизация степеней дробления на каждой стадии и правильный выбор схемы являются критически важными для снижения эксплуатационных затрат.