Спеціальні методи дроблення

Рис.1 Руйнування стиснутим середовищем: 1 — нитка; 2 — скляна ампула; 3 — шматок; 4 — електропіч; 5 — термометр; 6 — мішок; 7 — пластина.

Процес може бути застосований для титано-магнетитових та азбестових руд, вилучення смарагдів з руди тощо. Процес запропоновано в 1932 році. Його суть полягає в створенні надмірного тиску в шматках матеріалу, що руйнуються, витримці матеріалу під надмірним тиском і різкого скидання тиску. При цьому відбувається вибухове руйнування матеріалу.

Процес може бути використаний для дроблення і подрібнення залізистих кварцитів Південного ГЗК (Криворіжжя), качканарської титано-магнетитової руди, азбестових руд, при вилученні смарагдів з вмісних порід.

При високому тиску газоподібне середовище проникає по тріщинах у шматок. При різкому скиданні тиску газ розширяється і руйнує шматки матеріалу за рахунок різниці тиску всередині грудки і на її поверхні.

Установка Тімрота

У 1934 році Тімрот (СРСР) запропонував використати пару як руйнуюче середовище. Експериментальна установка наведена на рис.1

При досягненні певної температури тиск пари в ампулі досягає максимального значення. При скиненні ампули на пластину 7 тиск на поверхні шматка руди різко падає. Всередині шматка тиск ще залишається високим. Різниця тиску і визначає процес вибухового руйнування шматка.

Рис.2 Схема установки Снайдера. 1 — завантажувальна камера; 2 — швидкодіючий клапан; 3 — камера руйнування; 4 — трубопровід; 5 — відбійна плита.

Спосіб ЕГЕ запропонований у 1950 році Л. А. Юткіним. Ефект руйнування оснований на високовольтному розряді в рідині. Застосовується при дробленні гірських порід, в металообробці, бурінні, в процесах хімічної технології і інших галузях промисловості.

Рис.3. Схема електрогідравлічної дробарки

При електричному розряді в рідині виділяють 3 основні стадії:

• стрімерну;
• яскравого спалаху;
• дугового розряду.

Стрімерна стадія триває від моменту подачі напруги на електроди до завершення пробою проміжку (декілька мкс).

З закінченням стрімерної стадії опір робочого проміжку різко падає, а струм в ньому різко зростає (на 3-4 порядки вище, ніж у стрімерній стадії) і досягає сотень кА. При цьому канал розряду яскраво світиться, звідси назва стадії — яскравого спалаху.

При значних потужностях джерела енергії розряд зі стадії яскравого спалаху переходить в дуговий.

Руйнування при високовольтному розряді в рідині протікає за рахунок:

• надвисоких гідравлічних ударних хвиль;
• явища кавітації;
• ультразвукового випромінювання;
• резонансних явищ.

При пробої робочого проміжку, тобто на стадії яскравого спалаху, при розширенні каналу розряду створюється ударна хвиля, яка поширюється у вигляді зони стиску з крутим переднім фронтом, з тиском в зоні стиску в декілька ГПа. Швидкість поширення ударної хвилі перевищує швидкість поширення звукових хвиль. Зі зменшенням струму в розрядному контурі плазма в каналі охолоне і дейонізується, що при попередньому розширенні зони каналу приводить до створення порожнини зниженого тиску і до декількох циклів поширення-стиску, тобто до кавітаційних явищ.

Для дроблення гірських порід Юткін розробив електрогідравлічну дробарку (Рис. 3). Особливістю цієї дробарки для електропровідних матеріалів є відсутність контакту одного або обох електродів з матеріалом, що дробиться. При находженні між електродами провідного матеріалу розряд в робочому проміжку не відбувається, тому що він замикається через провідний матеріал. Внаслідок цього провідні матеріали при дробленні в електрогідравлічних дробарках або сильно розбавляють матеріалом-носієм (непровідником), або виключають закорочування робочого проміжку в камері матеріалом (провідником), який дробиться.

Дробарка показала високу селективність при дробленні кімберлітів (руд, що містять алмази) і шлаків металургійного виробництва. У першому випадку досягалося повне подрібнення вміщаючих порід без пошкодження алмазів.

Широке застосування дробарок цього типу обмежене високою витратою електроенергії, малим терміном служби енергоустаткування, підвищеною небезпекою при обслуговуванні дробарок.

Рис.4 Комбінована схема переробки тонковкрапленої сірчаної руди

Метод застосовується для переробки сірчаних руд з важкою збагачуваністю, коли флотацією не досягається високого вилучення сірки в концентрат і частина її втрачається зі зростками.

Для розкриття зростків їх піддають термообробці. Різна температура плавлення сірки і породи дозволяє відділити корисний компонент від вмісного мінералу (кальциту). Нагріву піддають пульпу, що містить 40-50 % твердого. Тривалість нагріву близько 30 хвилин. Температура нагріву 120—135 °C. Виплавлена сірка утворює водну емульсію. При слабому перемішуванні частинки сірки коалесціюють. Швидкість охолоджування пульпи 2 °C за хвилину. На рисунку 4 наведена комбінована схема переробки сірчаної руди за допомогою термообробки і флотації.

Метод застосовується для переробки шлаків металургійного виробництва. Метали, що містяться в шлаках, при дробленні у валкових дробарках набувають плоскої форми, оскільки володіють певною пластичністю. Відділення металу від мінеральних частинок здійснюється на грохотах.

Подрібнення шлаків може виконуватися у млинах. У цьому випадку для розділення застосовують тонке грохочення.

• Спеціальні методи збагачення корисних копалин
• Вибіркове руйнування корисних копалин

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.
• Самилін В., Білецький В. Спеціальні методи збагачення корисних копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2003. — 116 с.