Основные сведения о свойствах измельчаемых материалов

Основным сырьем при производстве различных строительных материалов являются горные породы (рис. 1).

При создании или выборе оборудования по переработке этих пород необходимо учитывать их основные физико-механические свойства: прочность, хрупкость, абразивность, крупность и др.

Прочность — свойство горной породы сопротивляться разру­шению при возникновении внутренних напряжений, появляю­щихся в результате какого-либо нагружения (например, при механическом сжатии). Количественными показателями этого свойства служат так называемые пределы прочности на сжатие σ_сж и на растяжение σ_р. Оба показателя можно рассчитать, опре­делив экспериментально значения разрушающего усилия Р нормализованных образцов кубической или цилиндрической формы:

σ (р) ⁼ Р/F

где σ_{сж (р)} — предел прочности на сжатие (или растяжение), МПа; Р— разру­шающее усилие, мН; F— площадь сечения образца в плоскости, перпендику­лярной разрушающему усилию, м².

σ (МПа) Более 250 150—250 80—150 До 80

Исходя из предела прочности на сжатие, горные породы разде­ляют на

Особопрочные Прочные Средней прочности Мягкие

  Рис. 1. Классификация горных пород по их происхождению

Хрупкость — свойство горной породы разрушаться без замет­ных пластических деформаций.

Существуют различные методы количественной оценки хруп­кости. При испытании строительных материалов используют методику, по которой хрупкость горной породы определяют числом ударов гири массой 2 кг, падающей каждый раз с высоты, превы-

шающей предыдущую на 1 см до разрушения образца. Ис­пытание проводят на нор­мализованных образцах ци­линдрической формы. По числу ударов, выдерживае­мых образцами, породы раз­деляют на:

До 2

2—5

5—10

Более 10

Рис. 2. Прибор для определения по­казателя абразивности

Абразивность — способность перерабатываемого материала изнашивать рабочие органы машин. Абразивность горных пород особенно важно знать при определении рациональной области использования оборудования, применяемого для переработки по­род. По методике, разработанной ВНИИстройдормашем, абра­зивность выражают в граммах износа эталонных бил, отнесенных к 1 т передробленного материала.

Для определения показателя абразивности используют прибор, представляющий собой модель роторной дробилки (рис. 2) и состоящий из бункера 1 для загружаемого материала, шиберной заслонки 2, наклонного лотка 3, обеспечивающего подачу материа­ла под удары бил в определенном месте, ротора 4 с укрепленными на нем билами и трех отражательных плит 5.

Для определения абразивности материала подготовляют пор­цию материала массой 1 кг и крупностью 10—20 мм. Била-образцы изготовляют из стали 45 и термически обрабатывают до твердости HRC 28—32. После того, как через прибор будет пропущено опре­деленное количество проб, била-образцы снимают и взвешивают. Такие определения проводят, минимум, 3 раза.

Показатель абразивности (г/т)

Показатель абразивности И определяют при окружной ско­рости 30 м/с (И₃₀)• При работе дробилки на других скоростях удельный износ рабочих органов существенно изменяется. Так, при увеличении окружной скорости в 2 раза (от 30 до 60 м/с) удельный износ материала бил роторных дробилок возрастает примерно в 4 раза. Используя данный показатель, Всесоюзный научно-исследовательский институт строительного и дорожного машиностроения (ВНИИстройдормаш) предложил разделить все горные породы в зависимости от их абразивности на 10 категорий (табл. 1).

Данные табл. 1 дают возможность сравнивать сроки службы рабочих органов роторных или молотковых дробилок при перера­ботке горных пород различных категорий абразивности при про­чих равных условиях, используя коэффициент перехода К = 2^(В-А) где А и В — породы различной категории абразивности. Например, если порода А второй категории, а порода В седьмой, то (В—А) = 7—2 = 5 и К = 2⁵ = 32. Значит, удельный износ рабочих органов дробилок на породе В будет в 32 раза больше, чем на породе А.

Существуют и другие методы определения абразивности горных пород.

1. Шкала для оценки абразивности материалов (предложенная ВНИИстройдормаш)

Класс абразивности	Кате­ гория абра­- зивности	Пока­затель абра­зивности (И30),г/ т	Материал
Неабразивные			Тальк, аргиллит, каменный уголь чистый
Малоабразивные	I	1—2	Известняк, мрамор, алевролит,
	II	2—4	аргиллит, каменный уголь, мелкозер­
	III	4—8	мелкозернистый песчаник
Средней абразивности	IV	8—16	Известняк средней абразивности,
	V	16—32	песчаник, кирпич, сидерит и другие
	VI	32—65	руды
Высокой абразивности	VII	65—130	Гранит, базальт, диорит, кварцит,
	VIII	130—250	прочный песчаник, гравий из извер­
	IX	250—500	изверженных пород, известняк высокой абразивности
Очень высокой абразивности	X	более 500	Конверторный шлак, электропечной шлак роговик, некоторые железные руды

.

§ 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

Процесс измельчения характеризуется крупностью материала, поступающего на измельчение, крупностью и зерновым составом готового продукта измельчения и степенью измельчения.

Крупность кусков обозначают линейными размерами: длиной а, шириной b и толщиной с. Чаще всего приводится однозначная характеристика крупности куска по его диаметру d, причем эта величина определяется разными способами: например, как сред­неарифметическое длины, ширины и толщины куска d = (а + Ь + с)/3; среднегеометриче­ское этих величин d = ³√abc или (наиболее часто) как диа­метр окружности, описанной вокруг ширины и толщиныкуска, d = √b² + √с².

Рис. 3. Характеристика крупности про­дукта дробления.

Зерновой состав продукта измельчения определяют рассевом пробы на наборе сит с круглыми отверстиями. Масса пробы (кг) при оценке продукта дробления связана с максимальной круп­ностью кусков (зерен) опробуемого материала следующей зави­симостью:

Р = 0,02d² + 0,5d, (1)

где d — максимальный размер зерна, мм,

Характеристика сит, применяемых для рассева, зависит от наибольшей крупности кусков в опробуемом продукте. При мак­симальной крупности кусков до 40 мм применяют набор сит с ша­гом отверстий 5 мм (5, 10, 15,..., 35, 40 мм); при крупности 100 мм с шагом 10 мм, причем обязательно применяют сито с отверстием 5 мм.

В процессе рассева отобранной пробы зерна материала опре­деленной крупности, проходя через набор сит, задерживаются, в результате чего проба оказывается разделенной на несколько классов по крупности. Так, при рассеве пробы на наборе сит с круглыми отверстиями диаметром 5, 10, 15, 20 мм образуются классы 0—5 (или —5); 5—10; 10—15; 15—20. Остаток на сите 20 мм называют классом +20.

Далее материал отдельных классов взвешивают и определяют процентное содержание материала каждого класса по отношению к общей массе пробы. Для получения более достоверных резуль­татов отбирают, как правило, несколько проб и после их пооче­редного рассева определяют среднеарифметические значения одно­мерных классов. По найденным значениям в прямоугольной си­стеме координат графически строят кривую зернового состава по суммарным выходам (рис. 3). Если по оси ординат откладывать процентное содержание материала крупнее данного диаметра, то характеристика будет построена «по плюс d» (кривая 2), если же откладывать процентное содержание материала менее данного диаметра, то — «по минус d» (кривая 1). Обе кривые зеркально отображают одна другую и, будучи построенными на одном гра­фике, пересекаются в точке, соответствующей 50% выхода мате­риала.

Рис.4. Фотопланограмма для определения зернового состава горной массы.

Крупность исходной горной массы определяют вычислением минимальной массы пробы по формуле (1), что приводит к необхдимости рассева (разбора) больших по массе проб. Так, если крупность кусков гор­ной массы достигает 500 мм, то масса пробы должна быть 5,25 т, если 1000 мм (что характерно для карьеров не­рудных материалов), то 20,5 т.

Сотрудники Института горного дела им. А. А. Скочинского

предложили методы определения зернового состава гор­ной массы по ее поверхности. Сущность методов заключается в использовании планограмм или фотопланограмм (рис. 4), по ко­торым определяется суммарная площадь, занимаемая кусками различной крупности. Относительная суммарная площадь (в %) кусков определенного размера принимается равной относительному содержанию кусков такой же крупности в горной массе.

Под степенью измельчения понимают отношение размера кусков исходного материала к размеру кусков готового продукта. Суще­ствуют различные количественные оценки степени измельчения. Например, степень измельчения можно выразить как отношение размера максимального куска в исходном материале к размеру максимального куска в готовом продукте: i = D_max/d_max или как отношение значений средней крупности (размер круглого отвер­стия сита, через которое проходит 50% всех зерен по массе): i= D_ср/d_ср.

Наиболее точно степень измельчения определяется отношением средневзвешенных размеров исходного и конечного материалов:

i= D_св/d_св.

Средневзвешенный размер

где d₁,d_2,…,d_n -средний размер классов; m₁,m₂,…,m_n -содержание данных классов,%

Дата добавления: 2015-04-24