Разработка лекционного занятия по дисциплине "Обогащение и переработка полезных ископаемых" по теме "Дробление и измельчение угля"

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

Тема Дробление и измельчение угля. Виды дробления. 

Вид занятия лекция

Цель занятия:

Дидактическая – сформировать у студентов знания о назначении . подготовительных операций, законы дробления, степень . дробления, стадии дробления, способы дробления, дробилки, . схемы дробления.

Воспитательная - формировать интерес к изучению предметов горного . цикла.

Межпредметные связи:

обеспечивающие: геология, основы горного производства

обеспечиваемые: охрана труда

Методическое обеспечение занятия:

1) наглядные пособия:

2) раздаточный материал:

3) технические способы обучения:

4) литература: Беловолов В.В., Бочков Ю.Н. «Техника и технология . обогащения углей» М.; Наука, 1995

Структура занятия

1.	Организационный момент	-	2 мин.
2.	Актуализация опорных знаний	-	15мин.
3.	Сообщение темы и цели занятия	- -	2 мин. 3 мин.
4.	Мотивация обучения
5.	Изложение нового материала	-	40мин.
6.	Закрепление изученного материала	-	13мин.
7.	Подведение итогов занятия	-	3 мин.
8.	Домашнее задание	-	2 мин.

Номер элемента	Ход занятия	дополнения
1. 1.1 1.2 2. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3. 3.1 3.2 4. 5. 5.1 5.2 5.3 6. 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 7	Организационный момент Проверка присутствия студентов Создание в аудитории деловой, доброжелательной атмосферы. Актуализация опорных знаний Фронтальная беседа Назн Назначение операции грохочения. Предварительное грохочение. Подготовительное грохочение. Самостоятельное грохочение. Виды просеивающей поверхности. Грохоты. Их назначение. Кодировка обозначения. Колосниковые и цилиндрические грохоты. Инерционные грохоты . Сообщение темы и цели занятия Тема: Дробление и измельчение угля. Виды дробления.  Цель: сформировать у студентов знания о назначении подготовительных операций, законы дробления, степень дробления, стадии дробления, способы дробления, дробилки, схемы дробления. Мотивация обучения Знание данной темы необходимо для дальнейшего изучения дисциплин горного цикла, а также для работы на предприятии. Изучение нового материала Дробление общие сведения. Дробилки и их типы Измельчение Закрепление нового материала Что характеризует понятие степень дробления? Особенность щековых дробилок. Принцип работы. Конусные дробилки. Их типы, особенности. Валковые дробилки. Область применения. Схемы дробления. Их разновидности. Шаровые мельницы. Конструктивные особенности. Стержневые мельницы. Отличие от шаровых. Мельницы самоизмельчения. Конструктивные особенности. Схемы измельчения. Подведение итогов занятия Домашнее задание [1] с.162-168

Лекция

Дробление и измельчение угля. Виды дробления. 

1. Дробление общие сведения.

2. Дробилки и их типы

3. Измельчение

1. Дробление общие сведения.

Операция предназначена для уменьшения материала по крупности. Физическая сущность процесса состоит в преодолении внутренних сил сцепления зёрен дробимого материала.

Энергия, затрачиваемая на дробление, во многом зависит от твёрдости материала. В этой связи все минералы по твёрдости делятся на следующие категории:

твёрдые; хрупкие; мягкие; вязкие

Степень дробления

Основной показатель, который характеризует качество процесса, называется степень дробления. Он представляет собой отношение размера максимального куска до дробления к размеру максимального куска после дробления.

Если дробление осуществляется в несколько стадий, то общая степень дробления представляет собой произведение частных степеней дробления.

где - частные степени дробления

Стадии дробления

В зависимости от способа добычи руды и требований к крупности дроблёного продукта различают следующие стадии дробления:

1. Крупное дробление: 1500 – 300 мм;

2. Среднее дробление: 300 – 50 мм;

3. Мелкое дробление: 50 - 10 мм.

Способы дробления

Способы дробления (рис.1) определяются характеристикой дробимого материала (твёрдость, хрупкость, вязкость), а так же требованиями к продуктам дробления. Применяются следующие способы:

1. Раздавливание;

2. Раскалывание;

3. Излом;

4. Удар;

5. Истирание.

5

4

3

2

Рисунок 1 – Способы дробления полезных ископаемых

2. Дробилки и их типы

В зависимости от характеристики исходного материала (твёрдый, хрупкий, мягкий), а так же от необходимой крупности дробления применяют дробилки следующих типов:

1. Щековые;

2. Конусные;

3. Двухвалковые с гладкими валками;

4. Двухвалковые зубчатые;

5. Молотковые.

2.1 Щековые дробилки

Щековые дробилки применяются для крупного дробления твёрдых материалов. Способ дробления – раздавливание. Схема дробилки приведена на рисунке 2.

2

Исх. материал

1- неподвижная щека;

4

2- подвижная щека;

3

3- шатун;

3

1

6

7

4- эксцентриковый вал;

5,6- распорные плиты;

7- регулировочный клин;

5

8- замыкающее звено;

8

Дробл. материал

Рисунок 2 – Схема щековой дробилки

Щековая дробилка работает следующим образом. Исходная руда загружается в рабочее пространство между неподвижной и подвижной щекой. В результате вращения эксцентрикового вала шатун совершает возвратно – поступательное движение в вертикальной плоскости, при этом меняется угол между распорными плитами. При увеличении угла подвижная щека приближается к неподвижной. Происходит раздавливание материала. При обратном ходе подвижная щека отходит от неподвижной. Разрушенный материал разгружается через выпускное отверстие. Степень дробления регулируется перемещением регулировочного клина 7. Для предохранения дробилки от поломок распорная плита 5 изготавливается заниженного сечения.

Промышленные модели: ЩДП, ЩДС – с простым и сложным качанием щеки.

2.2 Конусные дробилки

Конусные дробилки применяются для крупного, среднего и мелкого дробления твёрдых руд. Промышленные модели:

1. ККД – конусная дробилка крупного дробления;

2. КСД - конусная дробилка среднего дробления;

3. КМД - конусная дробилка мелкого дробления.

На рисунке 3 представлена дробилка крупного дробления ККД.

Рисунок 3 – Конусная дробилка крупного дробления ККД

В процессе работы система привода (конические шестерни 4,5, эксцентриковый стакан 6) обеспечивает обкатывание подвижного конуса по внутренней поверхности неподвижного, при этом происходит раздавливание материала, находящегося в рабочем зазоре между подвижным и неподвижным конусами. Дроблёный материал просыпается через зазор между неподвижным и подвижным конусом, когда расстояние между ними максимальное.

Недостаток дробилки ККД – неравномерность дроблёного материала по крупности.

В дробилках среднего и мелкого дробления (КСД, КМД) подвижный и неподвижный конусы имеют одно направление (рис. 4), поэтому между ними образуется параллельная зона. Это обеспечивает равномерность дробления материала по крупности. В отличие от ККД, в указанных дробилках подвижный конус не подвешивается на траверсе, а устанавливается в нижней части дробилки в блоке с приводом.

2.3 Валковые дробилки

В практике обогащения применяются валковые дробилки следующих типов:

• Двухвалковые дробилки с гладкими валками;

• Двухвалковые зубчатые дробилки.

Двухвалковые дробилки с гладкими валками

Дробилки этого типа применяются для мелкого дробления руд. Основным рабочим органом являются гладкие валки, вращающиеся навстречу друг другу. Разрушение руды происходит в результате раздавливания материала, находящегося между валками. Для предохранения дробилки от поломок при попадании недробимого материала, один из валков установлен в плавающих подшипниках (рис.2.5). Из условий захвата валками куска D_в/d_к  20, где D_в и d_к соответственно диаметр валка и куска.

Рисунок 5 – Двухвалковая дробилка с гладкими валками

2.4 Двухвалковые зубчатые дробилки

Эти дробилки применяются главным образом на углеобогатительных фабриках для дробления угля крупностью  100 мм. Достоинство зубчатых дробилок – минимальное переизмельчение материала. Это важно, поскольку стоимость обогащения мелких классов в 7 раз дороже стоимости обогащения крупных классов. Реализуемый метод дробления – раскалывание. Схема дробилки приведена на рисунке 6.

1 - корпус; 2, 3 – зубчатые валки; 4,5 – подшипники; 6 – пружина; 7 -сегмент зубчатого валка

Из условий захвата валками куска D_в/d_к  2.5, где D_в и d_к соответственно диаметр валка и куска.

В зубчатых дробилках валки набираются из отдельных сегментов (7), что облегчает ремонт в случае поломки зубьев.

2.5 Молотковые дробилки

Эти дробилки широко применяются в практике углеобогащения для дробления промежуточного продукта (промпродукта) с целью его раскрытия и дальнейшего дообогащения (рис. 7). Рабочим органом молотковой дробилки является ротор, состоящий из ряда одинаковых дисков, насаженных на валу. Между дисками шарнирно закреплены молотки.

В процессе работы при вращении ротора молотки принимают радиальное положение. Поступающий сверху материал отбрасывается молотками на отбойную плиту и разрушается. Додрабливание материала происходит при попадании его между молотками и колосниковой решеткой.

Поскольку скорость вращения ротора высока (до 1000 об/мин), ротор должен тщательно балансироваться. В противном случае дробилка может быть сорвана с фундамента. Масса молотков колеблется от 3 до 180 кг.

Рисунок 7 – Молотковая дробилка

Схемы дробления

В зависимости от характеристики исходного материала и от требуемой конечной крупности дробленого материала, могут быть реализованы одно, двух и трёхстадиальные схемы дробления (рис. 8 а,б,в).

Др.3

0-12 мм

в

Исх. м-л 0-300 мм

100-300 мм

Др.1

0-100 мм

Грохочение d = 30 мм

30-100 мм

Др.2

0-30 мм

Грохочение d = 12 мм

Грохочение d = 100 мм

0-12 мм

12-30 мм

Др.3

Схемы а и б с открытым циклом дробления. Схема в с замкнутым циклом дробления. Эта схема исключает попадание в готовый продукт частиц больше размера отверстия сита (т.е. больше 12 мм).

3. Измельчение

Измельчение – это операция, предназначенная для раскрытия минерала перед непосредственным обогащением.

Раскрыть минерал, значит измельчить его до размера вкраплений ценного компонента, т.е. отделить от вмещающей породы, превратить его в механическую смесь ценного минерала и пустой породы.

Для большинства руд раскрытие происходит при измельчении их до крупности 0.074 мм.

Мельницы

Раскрытие минералов осуществляется путём их измельчения в мельницах. На измельчение, как правило, поступает руда после операции мелкого дробления крупностью 0 – 10; 0 – 12; 0 – 25 мм.

В зависимости от вида дробящей среды мельницы подразделяются на следующие типы:

1. Шаровые;

2. Стержневые;

3. Мельницы самоизмельчения

1.1 Шаровые мельницы

Мелющими телами шаровой мельницы являются стальные шары диаметром от 10 до 55 мм. Схема мельницы приведена на рисунке 9.

Исходная руда после мелкого дробления поступает в барабан мельницы через загрузочную цапфу вместе с водой в соотношении Т : Ж = 1: 1.

В процессе работы барабан вращается со скоростью 10 - 15 мин ^–1, при этом, в результате действия шаров, происходит комбинированное разрушение материала (раздавливание, удар, излом, истирание). Измельчённый материал удаляется из мельницы через разгрузочную цапфу вместе с водой и называется слив мельницы.

Степень заполнения мельницы шарами составляет 40 –50 % от её объёма. Для повышения шаровой загрузки в мельницах типа МШР между барабаном и крышкой устанавливается решётка.

Измельчение очень энергоёмкий процесс. Мельница 4  8 (DL) потребляет электроэнергии 2500 кВт/ч.

Стержневые мельницы

По конструкции стержневые мельницы аналогичны шаровым. Отличительной особенностью стержневых мельниц являются мелющие тела, представляющие собой стержни различного диаметра.

По сравнению с шаровыми, стержневые мельницы дают более грубый помол. Обычно они устанавливаются на 1-й стадии измельчения.

Мельницы самоизмельчения

Мельницы этого типа применяются для измельчения твёрдых пород. Дробящей средой являются непосредственно куски дробимого материала. Максимальная крупность кусков – до 500 мм.

Технология самоизмельчения объединяет в себе среднее и мелкое дробление, а так же 1-ю стадию измельчения, что является достоинством этого процесса.

Конструктивно мельницы самоизмельчения выполняются большого диаметра (5.5 – 11 м) и относительно малой длины D:L =3:1. С помощью лифтёров, расположенных на торцовых крышках, куски руды поднимаются в верхнюю точку барабана и при падении разрушают находящийся внизу материал.

Рисунок 10 – Схема мельницы самоизмельчения ММС

На разгрузочной цапфе мельницы установлена бутара (конический грохот). Надрешётный продукт бутары (+10 мм) возвращается в мельницу на доизмельчение. Самоизмельчение может производиться в мельницах мокрого и сухого самоизмельчения.

Схемы измельчения

В зависимости от требуемой крупности измельчённого продукта применяются 1,2,3 – стадиальные схемы измельчения. Во всех схемах предусматривается классификация слива мельницы с целью выделения из него тонкой (0 - 0.074 мм) и зернистой фракции ( 0.074 мм). Как правило, мельница работает в замкнутом цикле с классификатором, пески которого (зернистая фракция) возвращаются на доизмельчение в мельницу. Конечный слив классификации поступает на обогащение. На рисунке 11а,б приведены одно и двухстадиальные схемы измельчения. На рисунке 11в – схема самоизмельчения.

Для крупного дробления весьма прочных углей используют щековые дробилки. В практике углеобогащения эти дробилки находят все большее применение для дробления горной массы крупностью более 150 мм с большим содержанием породы.
Для крупного и среднего дробления углей широко применяются также валковые дробилки, особенно двухвалковые типа ДДЗ, работающие по   принципу   раскалывания   кусков   угля.   Повышение   эффективности дробления  достигается   путем   установки  на   валках  зубьев,  обеспечивающих  уменьшение  выхода  мелочи  и  снижение  расхода   энергии  на
дробление.
Мелкое дробление коксующихся углей, подготовка угля для брикетирования и дробление промежуточных продуктов перед их обогащением осуществляются на молотковых дробилках.

Все типы дробилок требуют соблюдения определенных условий эксплуатации. В частности, в углях, подвергаемых дроблению и измельчению, не должны содержаться металлические предметы. С этой целью перед дробилкой устанавливают предохранительные устройства и магнитные сепараторы.

Контрольные вопросы:

1. Что характеризуют понятия степень дробления, стадии дробления.

2. Особенность щековых дробилок. Принцип работы.

3. Конусные дробилки. Их типы, особенности.

4. Валковые дробилки. Область применения.

5. Схемы дробления. Их разновидности.

6. Шаровые мельницы. Конструктивные особенности.

7.Стержневые мельницы. Отличие от шаровых.

8.Мельницы самоизмельчения. Конструктивные особенности.

9. Схемы измельчения.