Спеціальні методи дроблення
Спеціа́льні ме́тоди дро́блення (англ. crushing special methods, нім. Spezialzerkleinerungsverfahren n) — нетрадиційні методи дроблення стиснутим середовищем, електрогідравлічним впливом, термообробкою тощо.
Руйнування стиснутим середовищем
![](../I/Ustanovka_Timrota.gif)
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.
![](../I/Ustanovka_Snaydera.gif)
Установка Снайдера
Снайдер запропонував більш довершену установку для руйнування стиснутим середовищем (Рис. 2)
Процес вибухового руйнування в установці Снайдера включає 4 стадії:
- створення і витримка матеріалу під тиском;
- рух матеріалу по трубопроводу — соплу;
- скидання тиску на вильоті матеріалу з трубопровода — сопла;
- удар об відбійну плиту.
У перших двох стадіях забезпечується знеміцнення матеріалу за рахунок попадання газу в тріщини. У подальших — руйнування за рахунок внутрішнього надмірного тиску газу і удару шматка об відбійну плиту. Ступінь дроблення за одну стадію становить 1.5 — 3.
Процес руйнування за рахунок чистого скидання тиску пари знайшов промислове застосування для вилучення (виколювання) смарагдів з вміщаючих порід.
При подрібненні залізняку в установці Снайдера ефективність збагачення зростає на 2-4 %. Для мідних руд — на 1-3 %. При обробці азбесту стиснутим середовищем підвищується вилучення азбесту в концентрат.
Для підвищення продуктивності установки Снайдера (до 90 т/год) можлива організація циклічної роботи декількох (2-8) камер високого тиску. Крупність матеріалу — до 50 мм.
Руйнування за допомогою електрогідравлічного ефекту (ефект Л. А. Юткіна)
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.
![](../I/Elekrogidravlichna_drobarka.gif)
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.
![](../I/Pererobka_sirchastoi_rudi.gif)
Зміна розмірів зерен руди за допомогою термообробки
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.
Зміна форми частинок руди різної пластичності при дробленні і подрібненні
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.
Література
- 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.