1.1.6. Разрушение перепадом температур
Применяется для минералов высокой прочности.
Рис. 1.6. Принцип разрушения перепадом температур.
Суть метода заключается в нагреве вещества в печи или трением частиц минерала друг о друга, с последующим резким охлаждением водой с температурой, близкой к нулю. При нагреве происходит расширение кристаллической структуры минерала, а при резком охлаждении кратное ослабление прочности, образование трещин и разрушение.
1.1.7. Вакуумное разрушение
Применяется для минералов с пустотами внутри частиц (губкообразные или трещиноватые) и не высокой прочности.
Рис. 1.7. Принцип вакуумного разрушения.
Процесс разрушения проходит в два этапа: сначала в прочный герметичный контейнер загружается минерал и накачивают воздух для повышения давления, кратно больше атмосферного. Для выравнивая давления внутри пор минерала и давлением внутри контейнера выдерживают несколько часов. На втором этапе контейнер резко открывают, при этом происходит резкий перепад давления между внутренними порами минерала и атмосферным, в результате чего полезное ископаемое разрывает изнутри.
Данный метод дорог в применении и подходит только для малой доли полезных ископаемых.
1.2. Измельчение
Измельчение является ключевым процессом в целом ряде производств: строительство, пищевая промышленность, химическое производство. В горном деле применяется на конечных операциях разрушения материала.
1.2.1. Струйная мельница
Условная технологическая задача: измельчить «песок» в «муку».
Рис. 1.8. Принцип работы струйной мельницы.
Применяют для материалов средней и высокой прочности, так как для малопрочного материала характерна деформация при ударе без разрушения и слипание частиц.
Принцип работы струйной мельницы можно представить как если два фена (только воздух несет еще и частицы песка) направить навстречу друг другу.
Струйная мельница состоит (рис. 1.8) компрессора (двух), создающего мощный, транспортирующий материал, поток воздуха, воздуховодов и камеры измельчения. Струи и частицы сталкиваются «в лоб» и происходит процесс разрушения материала.
Струйная мельница работает в непрерывном режиме.
Конструктивно данные мельницы отличаются геометрией и скоростями движения материала. Могут конструктивно иметь два соударяющихся потока или одни поток, бьющийся об отбойную плиту.
Крупность помола регулируется скоростью движения воздуха.
1.2.2. Шаровая мельница
Применяют для любых материалов. Является основным измельчающим процессом.
Принцип работы шаровой мельницы можно представить в виде лежащей на боку бочке, если в нее положить камешки и железные шары (мелящие тела), а после столкнуть бочку с горы. Вращение от спуска передастся шарам, и они будут разрушать камешки.
Шаровая мельница состоит (рис. 1.9) привода, цилиндрического и лежащего на боку корпуса, устройства досыпки новых мелящих тел. Процесс разрушения может происходить в трех режимах: каскадном, когда мелящие тела перекатываются без полета по «днищу» корпуса, водопадном, в случае появления участка полета и смешанном.
При каскадном режиме разрушение происходит за счет истирания материала мелющими телами. При водопадном добавляется к истиранию момент удара мелющими телами при падении.
В качестве мелящих тел могут использоваться металлические или керамические шары, полнотелые «бочонки», подобранные куски прочной породы.
Шаровая мельница обычно работает в периодическом режиме.
Рис. 1.9. Принцип работы шаровой мельницы.
Конструктивно данные мельницы отличаются размерами, геометрией и вариантами загрузки и выгрузки материала.
Принцип действия и конструкция шаровых мельниц отличается от стержневых только тем, что стержни в соответствующих мельницах жестко закреплены вдоль оси вращения корпуса.
Данные аппараты обычно используются в цикле (в паре) с классифицирующим устройством, обычно гидроциклоном или спиральным классификатором для контроля качества измельченного продукта. Материал больше требуемой крупности (обычно 2030 %) направляется обратно в мельницу, таким образом, замыкая цикл.
Крупность помола регулируется скоростью вращения и подборкой мелющих тел.