Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДРОБЛЕНИЯ В ДРОБИЛКАХ МНОГОКРАТНОГО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ РД-МДВ-900 И ДКД-300

Львов Е.С. 1 Винокуров В.Р. 1
1 ФБУН «Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского» Сибирского отделения РАН
При переработке и обогащении различных рудных месторождений большинство предприятий традиционно используют для дробления конусные и щековые дробилки, а для измельчения – стержневые и шаровые мельницы. При этом наибольшие эксплуатационные и энергетические затраты приходятся на дробление и измельчение и для большинства предприятий, использующих эти процессы, составляют более 50 % их экономического баланса. В этой связи задача снижения себестоимости дробильно-измельчительных процессов становится все более актуальной. Проведенные исследования по применению дробилок комбинированного ударного действия ДКД-300 и роторной дробилки РД-МДВ-900 при переработке различных геоматериалов показывают возможность существенно повысить эффективность схем рудоподготовки различного минерального сырья. При этом наличие в конструкции дробилки РД-МДВ-900 колосникового грохота-питателя дает не только возможность задавать крупность верхних классов продуктов дробления, что существенно сокращает или исключает образование циркулирующей нагрузки в схемах рудоподготовки, но и организовать на его поверхности интенсивные динамические контакты кусков руды друг с другом в режиме самоизмельчения, что позволяет повысить эффективность разрушения горных пород. Это подтверждается увеличенной степенью дробления в РД-МДВ-900 (11,88) по сравнению с дробилкой ДКД-300 (9,04).
дробление
раскрытие
дробилка
обогащение
распределение
гранулометрическая характеристика
твердость минерала
степень дробления
крупность минерала
1. Андреев Е.Е., Тихонов О.Н. Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению: учебник для вузов. – СПб.:СПбГГИ, 2007. – 439 с.
2. Вайсберг Л.А., Зарогатский Л.П., Туркин В.Я. Вибрационные дробилки. Основы расчета, проектирования и технологического применения. – СПб.: ВСЕГЕИ, 2004. – 306 с
3. Львов Е.С., Матвеев А.И. Изучение формирования гранулометрического состава и раскрытия минералов при дроблении руд с использованием дробилки многократного динамического действия ДКД-300/ // Горн. информ. – аналит. бюл. – 2014. – № 10. – С. 112–116.
4. Матвеев А.И., Львов Е.С., Осипов Д.А, Григорьев Ю.М., Савицкий Л.В. Исследования процесса дробления кимберлитовых руд трубки «Зарница» в дробилке комбинированного ударного действия // Горный журнал. – 2012. – № 12. – С. 66–71.
5. Матвеев А.И., Львов Е.С., Осипов Д.А. Обоснование применения дробилки комбинированного ударного действия ДКД-300 в схеме сухого обогащения кимберлитовых руд трубки «Зарница» // ФТРПИ. – 2013. – № 4. – С. 107–115.
6. Патент № 2111055 РФ. Дробилка комбинированного ударного действия // Матвеев А.И., Винокуров В.П., Григорьев А.Н., Монастырев А.М // Опубл. в БИ. – 1998. – № 14.
7. Патент № 2471561 РФ. Способ ударного дробления и дробилка для его осуществления // Матвеев А.И., Нечаев П.Б., Григорьев А.Н. // Опубл. в БИ. – 2013.

При переработке и обогащении различных рудных месторождений большинство предприятий традиционно используют для дробления конусные и щековые дробилки, а для измельчения – стержневые и шаровые мельницы. При этом наибольшие эксплуатационные и энергетические затраты приходятся на дробление и измельчение и для большинства предприятий, использующих эти процессы, составляют более 50 % их экономического баланса. В этой связи задача снижения себестоимости дробильно-измельчительных процессов становится все более актуальной [1, 2].

Учитывая высокую степень дробления и по возможности раскрытия полезных компонентов ударных методов разрушения геоматериалов, лабораторией обогащения полезных ископаемых ИГДС СО РАН разработаны и запатентованы ряд новых аппаратов дробления, основанных на принципе интенсивного разрушения кусковых горных пород многократными динамическими воздействиями.

Исследование процессов дробления проводилось на дробилке комбинированного ударного действия ДКД-300, в принцип работы которой заложен механизм интенсивного разрушения кусковых геоматериалов в режиме многократных динамических воздействий за счет контактов как с рабочей поверхностью роторов, так и кусков друг с другом в режиме самоизмельчения [3]. А также на дробильной установке РД-МДВ-900 [4].

pic_98.tif

Рис. 1. Сравнительные гранулометрические характеристики продуктов дробления дробилок ДКД-300 и Barmac-5000

Исследования по дроблению золотосодержащих руд на дробилке ДКД-300 показали высокую эффективность по степени дробления. При сравнении гранулометрических составов продуктов дробления одной и той же золотосодержащей руды на дробилке ДКД-300 и дробилке Barmac-В 5000 получены существенно отличные гранулометрические характеристики (рис. 1).

Накопление материалов критического класса –5 + 2,5 мм в продуктах дробления Barmac-В 5000 показывает невозможность дробления данного (критического) класса. Накопление данного класса в схемах рудоподготовки приводит к увеличению циркулирующей нагрузки. Расчет возможной циркулирующей нагрузки в схемах дробления с использованием обоих типов дробилок по контрольной крупности +7 мм показывает возможность сокращения циркулирующей нагрузки в восемь раз.

Экспериментальные исследования по изучению формирования гранулометрического состава и раскрытия мономинеральных фаз при дезинтеграции золотокварцевых руд на опытном образце дробилки комбинированного ударного действия ДКД-300 показали высокую степень раскрытия компонентов на мономинеральном уровне.

Исследования проводились по ряду присутствующих в руде, кроме кварца (матрица), минералов: альбита, микроклина, роговой обманки, хлорита, мусковита, каолинита. Определение степени раскрытия минералов проводилось на продуктах дробления классов крупностью: –20 + 10 мм; –10 + 5 мм; –5 + 2,5 мм; –2,5 + 1,6 мм; –1,6 + 1 мм; –1 + 0,63 мм; –0,63 + 0,315 мм; –0,315 + 0,16 мм; –0,16 + 0,01 мм; –0,1 + 0,063 мм и –0,063 мм. Расчет доли раскрытых минералов проводился визуально и под оптическим анализатором МИР-12. Анализ продуктов дробления показал, что степень раскрытия имеет прямую зависимость от крупности продуктов дробления и твердости минералов (рис. 2).

pic_30.tif

Рис. 2. Доля мономинералов в продуктах дробления по классам крупности

Установлено, что степень раскрытия мономинералов зависит от твердости и крупности дробленого материала. При этом раскрываемость твердых частиц минералов ниже, чем у минералов меньшей твердости: преобладание доли раскрытых минералов каолинита с твердостью по шкале Мооса 2 начинается с класса крупности –2,5 + 1,6 мм и составляет 53,7 %; преобладание доли раскрытых минералов мусковита с твердостью по шкале Мооса 2,5 начинается с класса крупности –1,6 + 1 мм и составляет 60,1 %; преобладание доли раскрытых минералов хлорита с твердостью по шкале Мооса 3 начинается с класса крупности –1 + 0,63 мм и составляет 57,8 %; преобладание доли раскрытых минералов роговой обманки с твердостью по шкале Мооса 6 начинается с класса крупности с –0,63 + 0,315 мм и составляет 61,8 %; преобладание доли раскрытых минералов микроклина с твердостью по шкале Мооса 6,5 начинается с класса крупности –0,315 + 0,16 мм и составляет 56,3 %; преобладание доли раскрытых минералов альбита с твердостью по шкале Мооса 7 начинается с класса крупности 0,315 + 0,16 мм и составляет 52,8 %.

В результате экспериментальных исследований степени раскрытия мономинеральных фаз при дезинтеграции золотокварцевых руд на опытном образце дробилки ДКД-300 установлено, что за один цикл дробления доля раскрытых мономинералов существенно увеличивается по мере уменьшения крупности дробленого геоматериала, начиная с класса крупности –0,315 мм, и достигает максимального значения (97,6 %) в классах крупности –0,063 мм, при этом доля раскрытых мономинералов высокой твердости ниже, чем мягких минералов [5].

Испытания по дроблению кимберлитовой руды на дробилке ДКД-300 также подтвердили эффективность по степени дробления. На рис. 3 приведены кумулятивные кривые грансостава продуктов дробления дробилок ударного действия, испытанных на алмазосодержащих кимберлитах в разные годы по данным института ОАО «Иргиредмет», в сравнении с результатами дробления ДКД-300 [6, 7].

Как видно из рисунка, при дроблении на дробилке ДКД-300 получены наилучшие результаты, что подтверждает заложенный в работу дробилки новый принцип интенсивного дробления путем организации многократных воздействий в рабочей зоне дробления в режиме одновременного воздействия роторов и самоизмельчения дробимых частиц за счет контактов друг с другом.

Экспериментальные исследования процессов дробления горных пород разной крепости: известняков, черносланцевых руд, габбро (индекс относительной твердости от 3 до 8 по шкале Мооса) проводились на дробильной установке РД-МДВ-900. Для этого подготовили пробы с идентичным исходным гранулометрическим составом. Подготовленные пробы подвергли дроблению в РД-МДВ-900. Изучение динамики распределения продуктов дробления руд на дробилке ударного действия РД-МДВ-900 в зависимости от крепости производилось посредством ситового анализа по классам крупности: +20 мм; –20 + 10 мм; –10 + 5 мм; –5 + 2 мм; –2 + 1,6 мм; –1,6 + 1 мм; –1 + 0,63 мм; –0,63 + 0,315 мм; –0,315 + 0,1 мм; –0,1 + 0,063 мм; –0,063 мм. Результаты анализа представлены в таблице.

pic_31.tif

Рис. 3. Кривые крупности продуктов дробления для разного типа роторных дробилок: ДКД-300, NP-1007 и Barmac B6100 VSI

Гранулометрическая характеристика продуктов дробления РД-МДВ-900

Классы крупности, мм

Выход, %

Габбро

Черносланцевая руда

Известняк

–0,063

1,17

1,40

2,19

–0,1 + 0,063

1,29

2,40

2,74

–0,315 + 0,1

5,22

5,24

5,58

–0,63 + 0,315

5,55

6,23

6,45

–1 + 0,63

4,86

5,15

5,23

–1,6 + 1

7,48

7,12

8,05

–2 + 1,6

6,96

8,37

8,62

–5 + 2

21,53

26,25

34,13

–10 + 5

37,83

30,75

27,01

+10

8,11

7,10

Итого

100,00

100,00

100

Степень дробления

11,88

13,07

15,58

pic_32.tif

Рис. 4. Сравнительная гранулометрическая характеристика продуктов дробления дробилок РД-МДВ-900 и ДКД-300

В результате проведенных работ видна закономерность возрастания степени дробления испытуемых проб в зависимости от их крепости.

Для сравнения эффективности дробления горную породу габбро с идентичным исходным гранулометрическим составом подвергли дроблению в дробилке комбинированного ударного действия ДКД-300. Продукты дробления ДКД-300 направили на гранулометрический анализ по аналогичным классам крупности.

Из графика (рис. 4) видно, что в продуктах дробления ДКД-300 наблюдается наибольшее накопление классов крупности +20 мм, которые составляют 31,19 %. В продуктах дробления РД-МДВ-900 данные классы крупности отсутствуют, это объясняется наличием в конструкции дробилки калибровочной решетки с зазором 10 мм. С наличием калибровочной решетки также связано то, что наибольшее накопление продуктов дробления РД-МДВ-900 приходится на классы крупности –10 + 5 мм и составляет 37,83 %. Однако из графика видно, что в продуктах дробления РД-МДВ-900 присутствуют классы крупности –20 + 10, которые составляют 8,11 %, наличие данных классов в продуктах дробления РД-МДВ-900 объясняется тем, что они прошли колосниковую решетку из-за своей лещадной формы.

Наличие в конструкции дробилки РД-МДВ-900 колосникового грохота-питателя позволяет организовать на его поверхности интенсивные динамические контакты кусков руды друг с другом в режиме самоизмельчения, что позволяет повысить эффективность разрушения горных пород. Это подтверждается увеличенной степенью дробления в РД-МДВ-900 (11,88) по сравнению с дробилкой ДКД-300 (9,04).

Проведенные исследования по применению дробилок комбинированного ударного действия ДКД-300 и роторной дробилки РД-МДВ-900 при переработке различных геоматериалов показывают возможность существенно повысить эффективность схем рудоподготовки различного минерального сырья. При этом новый способ дробления, реализованный в конструкции дробилки РД-МДВ-900, позволяет добиться высокой степени дробления и дает возможность задавать крупность верхних классов продуктов дробления, что существенно сокращает или исключает образование циркулирующей нагрузки в схемах рудоподготовки.


Библиографическая ссылка

Львов Е.С., Винокуров В.Р. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДРОБЛЕНИЯ В ДРОБИЛКАХ МНОГОКРАТНОГО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ РД-МДВ-900 И ДКД-300 // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 12-6. – С. 1121-1125;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=39741 (дата обращения: 25.01.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074