Отношение размеров кусков или зерен исходного материала перед дроблением и измельчением к размеру кусков или зерен дробленого или измельченного продукта называют степенью дробления или степенью измельчения.
Со степенью дробления связаны расход энергии и производительность дробилок и мельниц. Для определения степени дробления предложено несколько расчетных формул. Обычно ее определяют как отношение размеров максимальных по крупности кусков материала до и после дробления.
В практике обогащения диаметром кусков сыпучих материалов считают наименьшую величину отверстий сит, через которые при грохочении куски еще проходят. Поэтому степень дробления вычисляют как отношение диаметров предельных отверстий сит для грохочения дробимого материала и дробленого продукта. Форма отверстий сита при этом должна быть одинаковой, так как она влияет на результаты грохочения [6].
Степень дробления, рассчитанная по вышеприведенной формуле, характеризует процесс дробления недостаточно полно. Допустим, что при дроблении двух материалов, имеющих одинаковые исходные характеристики крупности, получены продукты с одинаковыми максимальными кусками, но с разными характеристиками крупности (рис. 1.5.1).
Суммарная характеристика «по плюсу» для одного продукта выпуклая, а для другого — вогнутая. Это означает, что второй продукт раздроблен мельче, чем первый, но если подсчитать степени дробления по отношению размеров максимальных кусков, то они окажутся одинаковыми. Отсюда следует, что степень дробления более правильно вычислять как отношение средних диаметров, которые находятся с учетом характеристик крупности исходного материала и продукта дробления:
i= Dcp/dcp,
где Dcp — средний диаметр кусков исходного материала; dcp — средний диаметр кусков дробленого продукта.
На обогатительных фабриках дробление и измельчение полезных ископаемых перед обогащением обычно выполняются с высокой степенью сокращения размеров кусков. Например, перед флотационным обогащением полезное ископаемое измельчают до крупности < 0,1 мм. Если при этом руда поступает с карьеров, то размер максимальных кусков в исходном материале может доходить до 1500 мм. Тогда общая степень сокращения размеров составит
i= 1500/0,1 = 15 000.
Получение таких высоких степеней сокращения размеров в одной машине практически невозможно. По своим конструктивным особенностям машины для дробления и измельчения эффективно работают только при ограниченных степенях сокращения размеров кусков, а потому рациональнее дробить и измельчать материал от исходной крупности до требуемого размера в нескольких последовательно работающих дробильных и измельчающих машинах. В каждой из таких машин будет осуществлена лишь часть общего процесса дробления или измельчения, называемая стадией дробления, или измельчения.
В зависимости от крупности дробимого материала и дробленого продукта стадии дробления имеют особые названия: первая стадия — крупное дробление от 1500...300 до 350... 100 мм; вторая стадия — среднее дробление от 350... 100 до 100...40 мм; третья стадия — мелкое дробление от 100...40 до 30...5 мм (пределы крупности исходного и дробленого продукта, ограничивающие стадии, условны и приблизительны).
Известны случаи, когда дробление осуществляется в четыре стадии. Например, четырехстадийные схемы дробления применены на некоторых обогатительных фабриках для железных руд, содержащих значительное количество крупных плоских кусков.
Последующую операцию, в которую поступает материал после мелкого дробления (куски размером < 30 мм), называют измельчением. В зависимости от требуемой крупности материала перед обогащением его можно измельчать в одну, две или даже три последовательные стадии, которые соответственно называют первой, второй и третьей стадиями измельчения.
Дробление и особенно измельчение — весьма энергоемкие операции, на которые расходуется около половины энергии, потребляемой обогатительной фабрикой.