Дробарка

Схеми дробарок

Дробарка (рос. дробилка, англ. breaker, crusher, нім. Brecher m, Brechapparat m, Breckwerk n, Zerkleinerungsmaschine f, Quetsche f, Quetscher m) – машина для дроблення та подрібнення грудкової мінеральної сировини та інших твердих матеріалів.

Загальний опис. Класифікація

Розрізняють щокові, конусні, валкові, барабанні, молоткові і роторні дробарки та ступи, дробарки спеціального призначення. Вибір типу Д. визначається технол. завданнями. Щокові і конусні Д. — для дроблення абразивних матеріалів міцних і сер. міцності, валкові — для матеріалів сер. міцності, ударні — для м'яких і сер. міцності малоабразивних матеріалів. Прикладом сучасних спеціальних дробарок може бути вітчизняна двороторна дробарка А.Сінозацького для отримання кубовидного щебеню. Напрямки вдосконалення Д. — збільшення їх одиничної потужності, терміну служби, зниження рівня шуму і запиленості, автоматизація, оптимізація режиму роботи. Д. виготовляються на ряді вітчизняних заводів, зокрема Новокраматорському машинобудівному заводі (НКМЗ), Ясинуватському машинобудівному заводі, а також на заводах Кривого Рогу, Дніпропетровська, Красного Луча.

Щокові дробарки установлюють переважно на збагачувальних фабриках невеликої продуктивності. Вони в порівнянні з конусними дробарками більш пристосовані для дроблення твердих матеріалів, займають менше місця по висоті, простіші конструктивно, але менш пристосовані для дроблення матеріалів пластинчастої форми. Щокові дробарки працюють за принципом роздавлювання і частково стиранням між двома щоками, з яких одна — нерухома, а інша — рухома. Щокові дробарки розділяються на два кінематичних класи: із простим рухом щоки;— ЩДП (рис. а) і складним;— ЩДС.

Дроблення корисних копалин, Щокова дробарка.

Схеми щокових дробарок:

а — з простим рухом щоки, б — зі складним рухом щоки. 1 — нерухома щока; 2 — рухома щока; 3 — розпірні плити; 4 — шатун; 5 — вісь; 6 — ексцентриковий вал.

Умовні позначки машин для дроблення і подрібнення

Літерні позначки	Цифрові позначки
ЩДП — дробарка щокова з простим коливанням ЩДС — дробарка щокова із складним коливанням	BxL — ширина і довжина завантажувального отвору, мм
ККД — конусна дробарка крупного дроблення	B/s — ширина завантажувального і розвантажувального отворів, мм
КСД — конусна дробарка середнього дроблення КМД — конусна дробарка дрібного дроблення	D — діаметр рухомого конуса, мм
ДГ — дробарка валкова з гладкими валками	DxL — діаметр і довжина валків, мм
М — дробарка молоткова ДРК — дробарка роторна крупного дроблення ДРС — дробарка роторна середнього дроблення	DxL — діаметр і довжина ротора, дм
МСЦ — млин стержневий з центральним розвантаженням МШЦ — млин кульовий з центральним розвантаженням МШР — млин кульовий з розвантаженням через решітку ММС — млин мокрого самоподрібнення МРГ — млин рудногальковий	DxL- діаметр і довжина барабана, мм
ДДЗ — дробарка двовалкова із зубчатими валками	D — діаметр валків, дм

У дробарку з простим рухом щоки (рис. а) вихідний матеріал завантажується зверху в робочий простір між рухомою 1 і нерухомою 2 щоками. При обертанні ексцентрикового валу 6 шатун 4 рухається у вертикальному напрямку, його рух через розпірні плити 3 передається рухомій щоці 2. Таким чином, рух шатуна вгору супроводжується наближенням рухомої щоки до нерухомої і дробленням матеріалу. При русі шатуна униз рухома щока відходить від нерухомої, у цей час здійснюється розвантаження дробленого продукту під дробарку.

В дробарках зі складним рухом (рис. б) рухома щока 2 підвішена безпосередньо на ексцентриковий вал 6. Внаслідок цього всі точки поверхні рухомої щоки описують овальні траєкторії, тому матеріал піддається не тільки роздавлюванню, але й стиранню. Щокові дробарки застосовують для крупного (ЩДП) і середнього (ЩДС) дроблення твердих порід зі ступенями дроблення до 4.

Конусні дробарки встановлюють на збагачувальних фабриках великої продуктивності. Основне подрібнююче зусилля в конусних дробарках — роздавлювання, але має місце і розлам грудок при вигині, що виникає, коли грудка затиснута між увігнутою поверхнею чаші 1 і опуклою поверхнею рухомого конуса 2. Конусні дробарки за своїм призначенням розділяються на дробарки для крупного дроблення — ККД (рис. а), середнього дроблення — КСД (рис. 2.12 б) і дрібного дроблення — КМД (рис. в).

Схеми конусних дробарок:

а — крупного дроблення; б — середнього дроблення; в — дрібного дроблення. 1 — конічна нерухома чаша; 2 — подрібнюючий конус; 3 — вал; 4 — екс-центриковий стакан; 5 — зона дроблення.

У конусних дробарках матеріал дробиться в кільцевому просторі, утвореному нерухомою конічною чашею 1 і розташованим усередині цієї чаші рухомим подрібнюючим конусом 2, закріпленим на ексцентрично встановленому (завдяки стакану 4) валу 3. Принцип дії всіх конусних дробарок однаковий: наближення подрібнюючого конуса до чаші супроводжується дробленням грудок матеріалу, що надходить у дробарку зверху, а видалення — розвантаженням дробленого продукту, що виходить униз, під дробарку.

Конусні дробарки використовують для дроблення твердих і в'язких порід. Конусні дробарки крупного дроблення звичайно працюють при ступені дроблення до 4, середнього і дрібного — до 7.

Дробарка повинна забезпечити необхідну продуктивність при заданій крупності дробленого продукту. Ширина приймального отвору дробарки повинна бути на 15% більше розміру максимального зерна у вихідному матеріалі.

Продуктивність щокових і конусних дробарок звичайно визнача-ють за даними каталогів з урахуванням поправок на дробильність (κ_др), насипну густину (κ_δ) і крупність подрібнюваного матеріалу (κ_d): Q=Q_κ · κ_др·κ_δ· κ_d

де Q_κ — продуктивність дробарки за каталогом, т/год; κ_d ,κ_δ, κ_др — поправочні коефіцієнти.

Валкові дробарки виготовляються з гладкими — ДГ і зубчатими валками — ДДЗ.

Принцип дії дробарок однаковий: вихідний матеріал подається зверху, затягується валками 2 (3), що обертаються назустріч один одному, і при проходженні між ними дробиться.

Валкові дробарки з гладкими валками (рис. а) працюють за принципом роздавлювання вихідного матеріалу при затягуванні його в щілину між валками. Вони застосовуються для середнього і дрібного дроблення руд, коли недопустиме переподрібнення цінного крихкого мінералу (марганцеві, каситеритові, вольфрамітові руди, калійні солі), іноді їх застосовують для середнього дроблення вугілля й коксу

Валкові дробарки:

а — з гладкими валками; б — з зубчатими валками. 1 — корпус; 2 — гладкі валки; 3 — зубчаті валки

При виборі дробарок з гладкими валками треба дотримуватися умови захоплення валками шматка матеріалу, що дробиться: D_В=(15:20)D_max

де D_B — діаметр валків, мм; D_max — максимальний розмір грудок матеріалу, що дробиться, мм.

На збагачувальних фабриках дробарки з гладкими валками звичайно використовують при ступені дроблення 3-4.

Валкові дробарки з зубчатими валками (рис. б) призначені для крупного і середнього дроблення м'яких і крихких порід (вугілля, антрацитів і сланців) при необхідності одержати грудковий дроблений продукт із невеликим вмістом дріб'язку.

Процес дроблення в дробарках із зубчатими валками відбувається за рахунок розколювання порід і здійснюється при меншому переподрібненні та витраті енергії, ніж у щокових і конусних дробарках.

Зубчаті дробарки працюють при ступенях дроблення 4-6. Для зубчатих дробарок також повинна виконуватися умова захоплення шматка матеріалу, що дробиться: D_B = (1,5 — 3,5) D_max

де D_B і D_max — діаметр валків і максимальний розмір грудок матеріалу, що дробиться, мм.

Продуктивність валкових дробарок визначається за формулою: Q=nπDLsδk, т/год, де n — частота обертання валків, хв⁻¹; D, L — діаметр і довжина валка, м; s — ширина щілини між валками, м; δ — густина матеріалу, що дробиться, т/м³; k — коефіцієнт розпушення дробленого продукту в момент розвантаження (k = 0,1 — 0,3).

Валкові дробарки мають багато переваг:

• простота конструкції;
• компактність;
• надійність в експлуатації і невеликий вміст дріб'язку в готовому продукті.

Однак вони мають низьку продуктивність і великі питомі витрати електроенергії.

Дробарки ударної дії (молоткові — М і роторні — ДРК і ДРС) використовуються для крупного, середнього і дрібного дроблення матеріалів не тільки низької і середньої, але й підвищеної міцності. До переваг дробарок ударної дії слід віднести:

Дробарки ударної дії:

а — молоткова дробарка; б — роторна дробарка. 1 — корпус; 2 — броньові відбійні плити; 3 — вал; 4 — ротор; 5 — молот-ки; 6 — колосникова решітка; 7 — било.

• простоту конструкції,
• надійність, компактність,
• велику продуктивність,
• високий ступінь дроб-лення (20 і більше,
• порівняно невеликі питомі витрати електроенергії.

Тому вони широко застосовуються для дроблення кам'яного вугілля, коксової шихти, вапняку, руд чорних, кольорових, рідкісних і благородних металів, калійних солей, баритових, флюоритових і азбестових руд, будівельних матеріалів.

Дробарки ударної дії виготовляються одно- і двороторними, з колосниковими решітками і без них, з реверсивними і нереверсивними роторами. Основна відмінність молоткових і роторних дробарок полягає в кріпленні бил — у молоткових дробарок вони закріплені шарнірно, у роторних — жорстко.

У молоткових дробарках (рис. а) вихідний матеріал через завантажувальний отвір надходить у робочий простір, обмежений корпусом 1, який є захищеним броньовими плитами 2. Усередині робочого простору на горизонтальному валу 3 обертається ротор 4 з моло-тками 5, закріпленими шарнірно. Молотки вдаряють по грудках і з силою відкидають їх до стінок корпуса на плити, де грудки додроблюються.

Таким чином, процес дроблення здійснюється в результаті ударів молотків по грудках матеріалу, ударів грудок матеріалу об броньові плити і роздавлювання та стирання матеріалу молотками на колосникових решітках. Дроблений продукт розвантажується через отвори колосникових решіток 6.

Принцип дії роторних дробарок аналогічний принципу дії молоткових дробарок. У роторних дробарках дроблення здійснюється жорстко закріпленими на роторі 4 билами 7. Матеріал завантажується в зону ротора, що обертається з великою швидкістю. Ударами бил грудки руйнуються, і їх частини відкидаються на відбійні броньові плити 2 або колосники, що утворюють камеру дроблення. Ударяючись об футеровку, грудки руйнуються і знову відскакують на ротор. Це повторюється доти, поки грудки, досягши визначеної крупності, не вийдуть із дробарки через вихідну щілину або отвори колосникових решіток.

Роторні дробарки випускають двох типів: ДРК — для крупного дроблення і ДРС — для середнього і дрібного. У роторних дробарок співвідношення між діаметром ротора (D_P) і максимальним розміром шматка в живленні (Dmax) складає: — для дробарок ДРК: D_P = (1,7 … 2) D_max, — для дробарок ДРС: D_P = 3,3D_max.

Продуктивність дробарок ударної дії визначають за ефективністю дроблення: Q = N·ηe·_ет·k_др·k_d,

де N — встановлена потужність електродвигуна, кВт; η — коефіцієнт використання потужності електродвигуна (η = 0,8-0,95); e_ет — ефективність дроблення еталонної дробарки, т/кВтּгод; k_др — поправочний коефіцієнт на дробильність руди; k_d — поправочний коефіцієнт на крупність руди.

Двороторні дробарки в порівнянні з однороторними менш піддані забиванню і звичайно застосовуються для дроблення вологіших матеріалів і матеріалів, що злипаються, вони також дозволяють завантажувати матеріал більшої крупності. Ширину щілини колосникових решіток і відстань між ними та кінцем бил (молотків) вибирають залежно від необхідної крупності дробленого продукту і вологості матеріалу, що дробиться. При дробленні глинистих вологих руд, щоб уникнути забивання колосникових решіток, відстань між колосниками збільшують. У важких випадках дробарки працюють без колосникових решіток. Без колосникових решіток продуктивність дробарки підвищується, але при цьому в дробленому продукті з'являються зерна крупніші допустимих розмірів.

Експлуатація дробарок

Показники роботи дробарок залежать від фізичних властивостей матеріалу (міцності, крупності, текстурних особливостей та ін.), а також від умов їхньої експлуатації.

Загальні умови експлуатації дробарок

Основна умова високої продуктивності дробарок при збереженні заданої крупності дробленого продукту – рівномірне завантаження і своєчасна заміна зношеної футеровки.

Футеровка робочого простору дробарки здійснюється плоскими плитами або плитами у вигляді сегментів, виготовленими із міцних зносостійких марганцевистих сталей. Термін служби футеровки залежить від фізико-механічних властивості корисних копалин, повноти завантаження дробарки, прийнятого ступеня дроблення і складає від 5 до 10 місяців.

Важливе значення для ефективній експлуатації дробарки має систематичний контроль за циркуляцією і температурою масла підшипників, а також охолоджувальної води. Для змазування поверхонь, які труться, застосовують індустріальні масла і консистентні мастила. Надійність роботи дробарок також обумовлюється недопущенням попадання в робочий простір предметів, що не дробляться (металічних). Крім того, при експлуатації дробарок необхідно виключити випадки запуску під завантаженням. Перед зупинкою дробарки необхідно припинити завантаження вихідного матеріалу і виробити матеріал, що знаходиться в робочому просторі. Тільки після повного зупинення дробарки виключається масляний насос і припиняється подача охолоджуючої води.

Особисті умови експлуатації дробарок

Щокові дробарки

Щокові дробарки працювати «під завалом» не можуть, тому для їхнього завантаження передбачають бункери невеликої місткості, з яких корисна копалина подається у дробарку пластинчастим живильником. Іноді перед живильником встановлюють грохот, що виключає попадання у дробарку дрібних частинок, які можуть визвати запресовування розвантажувальної щілини дробарки (особливо при дробленні вологих руд). Завантаження дробарки повинно бути рівномірним по ширині завантажувального її отвору.

Для вирівнювання графіка навантаження дробарки протягом циклу дроблення застосовують масивні маховики, які при русі щоки назад (холостий хід) акумулюють енергію і повертають її при ході уперед (робочий хід).

Зношувальні частини щокових дробарок, які належать до періодичної зміни або відновленню, таки: футерувальні плити, розпірні плити, вкладиші в гнізда для розпірних плит, вкладиші ексцентрикового вала і осі рухомої щоки, вкладиші і заливка головки шатуна.

Витрати сталі при дробленні в щокових дробарках визначається стиранням футерувальних плит і залежать від міцності матеріалу плит і міцності корисної копалини, що дробиться. При використанні плит з марганцевистої сталі вони коливаються від 0,02 до 0,08 кг/т, при використанні загартованого чавуну – від 0,03 до 0,10 кг/т. Безперебійна робота щокових дробарок забезпечується систематичними планово-попереджувальними ремонтами і оглядами. Періодичність між ремонтами в опрацьованих обладнанням годинах: технічний огляд – 540, поточний ремонт І – 3240, поточний ремонт ІІ – 16200, капітальний ремонт – 32400.

Конусні дробарки

Конусні дробарки крупного дроблення з діаметром конуса 500 мм працювати «під завалом» не можуть, тому їх завантаження здійснюється так саме, як і щокових. Конусні дробарки крупного дроблення з діаметром конуса 900 мм і більше можуть працювати «під завалом» і матеріал в робочий простір дробарки поступає безпосередньо з залізничних вагонів.

 Конусні дробарки крупного дроблення у порівнянні з щоковими володіють більшою продуктивністю, більшою надійністю в роботі, мають менші питомі витрати електроенергії і дозволяють отримати більш рівномірний за крупністю дроблений продукт.

Робочі поверхні дробарки в зонах прийому корисної копалини і дроблення піддаються інтенсивному ударно-абразивному зносу, тому вони захищаються зносостійкою футеровкою (бронею) з високоміцній сталі. Футеровка рухомого корпуса набирається з окремих відливок, які послідовно встановлюються на корпус. Щільність їхньої посадки забезпечується заливкою металевого розплаву (напр., цинку) в простір між корпусом і футеровкою. Дробильний конус покривається футерувальними плитами у вигляді сегментів окремими поясами по периметру корпуса. Кожний з цих поясів розклинюється клиноподібною плитою, яка закріплюється болтами. В вільний простір між футеровкою і корпусом заливається розчин, який складається з цементу марки не нижче 500 і піску у співвідношенні 1: 3 за масою.

У зв’язку з тим, що процес дроблення в конусних дробарках відбувається безперервно, навантаження на їх привід більш рівномірне ніж в щокових. Зношувальні частини конусних дробарок крупного дроблення, які належать до періодичної зміни або відновленню, таки: футеровка нерухомої чаші, дробильного конуса і траверси; контактні поверхні в місті підвісу вала дробильного конуса і ексцентрикового стакана; опірне кільце ексцентрикового стакана, втулки привідного вала і конічні шестерні.

Витрати сталі при дробленні в конусних дробарках крупного дроблення визначається стиранням футерувальних плит. При використанні плит з марганцевистої сталі вони коливаються від 0,005 до 0,03 кг/т.

Безперебійна робота конусних дробарок крупного дроблення забезпечується систематичними планово-попереджувальними ремонтами і оглядами. Періодичність між ремонтами в опрацьованих обладнанням годинах: технічний огляд – 540, поточний ремонт І – 3780, поточний ремонт ІІ – 7560, капітальний ремонт – 45360. Конусні дробарки середнього і дрібного дроблення вимагають рівномірної подачі в них вихідного матеріалу, тобто завантаження вихідного матеріалу повинно здійснюватись у центр розподільчої тарілки.

Часто режим роботи відділення крупного дроблення не збігається з режимом роботи відділення середнього і дрібного дроблення, тому між цими відділеннями споруджуються бункера невеликої місткості. Звичайно перед конусними дробарками середнього і дрібного дроблення встановлюють грохоти для відсіву дріб’язку. Попадання в конусні дробарки середнього і дрібного дроблення предметів, що не дробляться, може привести до їхньої поломки, тому робота дробарок без пристроїв виявлення і віддалення таких предметів забороняється.

Для отримання порівняно однорідного дробленого продукту необхідно, щоб межі відхилень розвантажувальної щілини по довжині паралельної зони були б мінімальними. Допускається така непаралельність твірних паралельної зони: для КСД – 5 мм, для КМД – 2 мм (на усю довжину цієї зони). Зношувальні частини конусних дробарок середнього і дрібного дроблення, які належать до періодичної зміни або відновленню, таки: футеровка нерухомої чаші і дробильного конуса, контактні поверхні ексцентрикового стакана, втулки привідного вала, конічні шестерні і сферичний підп’ятник дробильного конуса.

Витрати сталі при дробленні в конусних дробарках середнього і дрібного дроблення визначається стиранням футеровки чаші і дробильного конуса. При використанні плит з марганцевистої сталі вони коливаються від 0,001 до 0,005 кг/т. Безперебійна робота конусних дробарок середнього і дрібного дроблення забезпечується систематичними планово-попереджувальними ремонтами і оглядами. Періодичність між ремонтами в опрацьованих обладнанням годинах: технічний огляд – 540, поточний ремонт І – 1620, поточний ремонт ІІ – 6480, капітальний ремонт – 25920.

Валкові дробарки

Валкові дробарки з гладкими валками можуть працювати «під завалом» або матеріал в них може подаватися потоком товщиною в одну грудку. Витрати сталі при дробленні в валкових дробарках з гладкими валками визначається зносом бандажів. При використанні бандажів з високовуглецевої сталі вони складають від 0,02 до 0,06 кг/т. При нерівномірному розподіленні матеріалу по довжині валків бандажі швидко зношуються, на них з’являються кільцеві канавки, так звані «струмки» і дробарка видає нерівномірний за крупністю дроблений продукт.

Валкові дробарки з зубчастими валками частіше за все використовуються для крупного дроблення вугілля, який перед дробленням, як правило, піддається грохоченню для відділення дрібних класів. При завантаження матеріалу в дробарку необхідно забезпечити рівномірне його розподілення усієї довжині валків, щоб працювала уся їхня поверхня.

Найбільш зношуванні частини цих дробарок – зубчасті сегменти і вкладиші підшипників. Сегменти виготовлюють з марганцевистої сталі, а зуб’я по різальним кромкам наплавляють твердим сплавом.

У валкові дробарки не допускається попадання випадкових металічних предметів. Для запобігання поломки дробарок при попаданні випадкових металічних предметів перед ними встановлюють залізовловлювачі. Крім того, дробарки мають захисні пристрої: ковзні підшипники і буферні пружини. Періодичність ремонту валкових дробарок: поточний ремонт І – через 2 – 3 місяця, поточний ремонт ІІ – через рік, капітальний ремонт – через 4 роки .

Дробарки ударної дії

Великі швидкості обертання роторів і значні відцентрові сили, які при цьому виникають, вимагають ретельної балансировки усіх деталей, що обертаються. Балансировку виконують при виготовленні дробарки і періодично перевіряють її при експлуатації. Балансировка порушується внаслідок зносу молотків і бил. При ремонтах молотки, била і диски, на яких виявлені тріщини замінюються.

Завантаження матеріалу в дробарки необхідно здійснювати рівномірно по ширині приймального отвору і за часом, що забезпечує максимальну продуктивність дробарки і більш рівномірний за крупністю дроблений продукт. Тому в дробарки ударної дії матеріал звичайно подається живильником. Для запобігання попадання в дробарки випадкових металічних предметів перед ними встановлюють залізовловлювачі.

В дробарках, обладнаних колосниковими решітками, необхідно спостерігати за станом колосників, тому що їх знос приводе до підвищення вмісту крупних класів в дробленому продукті.

Регулювання роботи дробарок ударної дії здійснюється зміною маси і частоти обертання ротора з закріпленими на ньому бильними тілами. Для запобігання викиду грудок із завантажувального отвору передбачені закриті зверху коробки з шторами із конвеєрної стрічки або ланцюгів. Ці ж коробки використовують також для відсмоктування пилу, який викидається з дробарки через завантажувальний отвір. Рівень шуму при роботі молоткових і роторних дробарок вище санітарних норм, тому вони установлюються так, щоб поблизу не було постійних робочих міст. Витрати сталі в молоткових і роторних дробарках залежить від властивостей матеріалу, що дробиться, і складає, наприклад, при середньому дробленні м’яких вапняків близько 0,0015 кг/т, бурого вугілля – 0,001 кг/т, пальних сланців – 0,015 кг/т.

Див. також

• валкова дробарка ,
• конусна дробарка ,
• конусно-валкова дробарка ,
• молоткова дробарка ,
• роторна дробарка ,
• щокова дробарка ,
• Жиродиск,
• дробильно-сортувальна установка,
• дробильно-сортувальна фабрика,
• дроблення
• Закрупнення
• Відцентрово-ударна дробарка
• Експлуатація дробарок

Література

• Смирнов В.О., Білецький В.С. Підготовчі процеси збагачення корисних копалин. [навчальний посібник]. – Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, 2012. – 284 с.
• Білецький В. С., Смирнов В. О. Технологія збагачення корисних копалин. — Донецьк, 2000
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.