Выбор оборудования I стадии – дробления

Введение

ДРОБЛЕНИЕ — процесс разрушения кусков руды, угля и другого твёрдого материала с целью получения требуемой крупности (более 5 мм), гранулометрического состава или степени раскрытия минералов.

Дробление основано на действии внешних сил — сжатии, растяжении, изгибе или сдвиге, которые проявляются в максимальной степени в ослабленных сечениях куска, вызванных дефектами его структуры (размером формой), слоистостью, пористостью и трещиноватостью. Для процессов дробления наиболее важные характеристики — прочность (крепость) и дробимость кусков. Для энергетической оценки дробления выдвинуто и используется в расчётах несколько гипотез: о пропорциональности элементарной работы дробления приращению площади поверхности куска или квадрату его диаметра; о пропорциональности элементарной работы деформации куска изменению его первоначального объёма или куба его диаметра; о пропорциональности элементарной работы, затрачиваемой на дробление куска, изменению его первоначального объёма и приращению площади поверхности куска о связи напряжения на концах трещин куска и критической длиной трещины; о пропорциональности элементарной работы дробления среднегеометрического приращению объёма и площади поверхности. [2]

Предпочтительные области применения гипотез: при крупном дроблении (приращение поверхности мало) работу дробления определяют по гипотезе Кирпичёва; при мелком дроблении (измельчении, истирании) — по гипотезе Риттингера. Закон Бонда достаточно точно применим при среднем дроблении. Теория дробления позволяет количественно описывать процессы дробления в машинах различных типов и их параметры — работу дробления, мощность двигателя, производительность, наибольшие усилия дробления и т.п.

Дробление может быть осуществлено следующими методами: раздавливания, наступающего вследствие превышения напряжений деформации предела прочности материала на сжатие; раскалывания — из-за расклинивания (растяжения) и последующего разрыва куска; излома — из-за изгиба; срезывания — из-за сдвига; истирания, проявляющегося в малой степени — из-за сдвига и последующего срезывания; удара — из-за действия напряжений сжатия, растяжения, изгиба и сдвига. Раздавливание применяется, как правило, при крупном и среднем дроблении твёрдых горных пород и углей, раскалывание или удар — преимущественно для хрупких и вязких пород (углей, известняков, асбестовых руд и т.п.). Предел прочности кусков на растяжение в десятки раз меньше, однако по конструктивным соображениям в современной практике дробления основным разрушающим воздействием является раздавливание. [5]

По виду реализации методов дробления его делят на механическое (наиболее распространённое), пневматическое, или взрывное, электрогидравлическое, электроимпульсное, электротермическое, аэродинамическое, по способу воздействия на материал — на статическое и динамическое. Статические способы механического дробления — раздавливание, раскалывание, излом. Проводят в щёковых, конусных и валковых дробилках. Динамические способы дробления — удар, истирание (роторные дробилки), раскалывание, раздавливание (стержневые дробилки-дезинтеграторы). По крупности конечного продукта выделяют крупное (100-350 мм), среднее (40-100 мм), мелкое дробление (5-40 мм). По технологическому назначению — подготовительное (для подготовки материала к обогащению или др. видам переработки), окончательное (когда продукты дробления являются товарными, например, при выпуске сортовых углей), избирательное (при котором один из компонентов материала, отличающийся меньшей прочностью, под действием одинаковой внешней силы разрушается интенсивнее другого, более прочного).

Процесс дробления обычно соединяют с предварительным грохочением, когда весь исходный материал сначала поступает на грохот, а в дробилку направляются лишь крупные куски, подрешётный продукт грохота уходит далее, минуя дробилку. Существуют открытый и замкнутый циклы дробления.

При открытом цикле дробления продукт проходит через дробилку только один раз. При замкнутом — продукт из дробилки поступает на грохот, недостаточно раздробленные куски вновь направляются в дробилку на дополнительное дробление, а мелкие — на последующую обработку. При замкнутом цикле дробления улучшается качество продукта (гранулометрический состав однороден), снижается расход энергии и износ частей дробилки. В зависимости от требуемой крупности готового продукта для получения высокой степени дробления применяют последовательно несколько стадий дробления: при дроблении руд цветных металлов, как правило, 2, 3 или 4, руд чёрных металлов и угля 2 или 3 стадии.

Развитие теории дробления связывается с уточнением закономерностей и конструктивной разработкой износоустойчивых машин и аппаратов с минимальными удельными энергозатратами дробления.[2]

Технологическая часть

Выбор оборудования I стадии – дробления

Выбор оборудования 1 ступени дробления

Дробилки, которые подходят для установки в 1 ступени дробления подбираем по исходным данным:

1. По пределу прочности материала при сжатии σ _сж=50·10⁶ Па

2. По максимальному размеру куска исходного материала δ _н.мах=0, 8м.

Выбор машины раздавливающего или ударного действия можно сделать ориентировочно по табл.1.

Таблица 1

Варианты дробилок для 1 ступени дробления

Тип дробилки	Размер загружаемого куска δ _н.мах, мм	Ширина разгрузочной щели а, мм	Диапазон регулирования разгрузочной щели, мм	Производительность V, м³/с	Мощность электродвигателя N_дв, кВт
ЩДС-12x15			±40	0, 0778
ККД-1000/150			±22	0, 1890
ДДЗ-16		130…200	-	-

Сопоставляя эти данные, выбираем дробилку ЩДС-12х15.

При ширине разгрузочной щели а =110мм производительность равна:

м³/с

где V- величина производительности дробилки;

К_р - коэффициент размолоспособности;

- изменение ширины разгрузочной щели;

а - ширина разгрузочной щели.

Количество дробилок, необходимое для обеспечения исходной объемной производительности равно:

- принимаем 1 дробилку

0 55 110 165 220 δ, мм

Рис.2. Характеристика дисперсионного состава исходного материала

При величине зазора а=110мм максимальный размер частиц на выходе из дробилки, согласно рис.2 будет равен:

Степень измельчения равна:

Тогда при Кδ =1, 2 (см. рис. 3.7) [1] и G=25, 79 кг/с,

мощность двигателя дробилки будет:

Что не превышает величины N_дввыбранной дробилки (N_дв=160кВт)

Следовательно, принимаем 1 дробилку ЩДС-12х15с N_дв=160 кВт (на 1 дробилку 160 кВт).

Варианты дробилок для 2 степени дробления

Тип дробилки	Размер загружаемого куска δ _н.мах, мм	Ширина разгрузочной щели а, мм	Диапазон регулирования разгрузочной щели, мм	Производительность V, м³/с	Мощность электродвигателя N_дв, кВт
КСД-1750Гр		25...60	-	0, 0444...0, 0833
ЩДС-6х9			±25	0, 0153
ДДЗ-6		30…80	-	-
М-13-11		-		0, 020-0, 026

Сопоставляя эти данные, выбираем дробилку М-13-11.

Построим кривую дисперсионного состава материала на выходе из дробилки. Для этого вычислим величины, необходимые для расчета:

- окружную скорость ротора по вершинам молотков

- массу идеального молотка

Проведем расчет конечного размера частиц при трех значениях δ _н:

1. 165 мм; 2. 110мм; 3. 55мм.

В первом случае δ _н=165мм;

Во втором случае δ _н=110мм;

В третьем случае δ _н=55мм;

0 55 110 165 220 δ, мм

Рис.3. Характеристика дисперсионного состава исходного материала

По конечному размеру частиц после измельчения выбираем шаровую мельницу. В нее рекомендуется загружать материал δ _н.мах ≤ 6·10^-3 м. из рис. 3 следует, что 20% материала, выходящего из дробилки, составляют частицы размером больше 6·10^-3 м, эту долю материала необходимо до измельчить до размера δ _н.мах≤ 6·10^-3 м.

Отобранную на грохоте крупную фракцию материала возвращаем на доизмельчение в молотковую дробилку М-13-11.

Тогда полная производительность дробилки составит:

Количество дробилок, необходимое для обеспечения исходной объемной производительности равно:

- принимаем 1 дробилку.

При δ _к.ма_x=14, 6мм величина α составит:

Окончательно принимаем α =32мм.

Мощность двигателя дробилки будет:

Что не превышает величины N_дввыбранной дробилки (N_дв=130кВт). Следовательно, принимаем 1 дробилку М-13-11 с N_дв=130 кВт.

Высота сбрасывания материала в дробилку:

Охрана окружающей среды

Природоохранные вопросы при производстве цемента и извести в первую очередь включают следующее:

• Выбросы в атмосферу

• Потребление энергии и топлива

• Сточные воды

• Образование твердых отходов

• Шум

1. Требования к санитарной охране водных ресурсов.

1.Сброс сточных и дренажных (далее - сточных) вод, откачиваемых из шахт и разрезов, после использования в процессах обогащения на обогатительных и брикетных фабриках, а также хозяйственно-бытовых стоков в водоемы допускается только после их эффективной очистки и обеззараживания с лабораторным контролем взвешенных и растворенных в воде веществ. В проекте очистных сооружений должен быть представлен расчет времени отстаивания сточных вод с обоснованием применения (или отказа от применения) коагулянтов и флокулянтов. Не допускается ввод в действие технологического оборудования до пуска в эксплуатацию сооружений по очистке сточных вод.

2. Производительность сооружений по очистке вод должна рассчитываться на возможное увеличение мощности предприятий (не менее 20-летнего срока) в соответствии с требованиями СНиП " Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования" [9] и СНиП " Канализация. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования" [10].

3. Схемы водоснабжения предприятий должны предусматривать организацию оборотных циклов использования воды в технических целях.

4. Сброс сточных вод предприятий в водоемы должен осуществляться при строгом соблюдении требований к качеству сбрасываемой воды у первого пункта водопользования ниже по течению в соответствии с СанПиН " Охрана поверхностных вод от загрязнений", СанПиН " Санитарные нормы предельно допустимого содержания вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования" и дополнений к нему, " Методическими указаниями по санитарной охране водоемов от загрязнения сточными водами предприятий угольной промышленности" [11].

5. Санитарной охране подлежат реки, водохранилища, озера, ручьи, пруды, искусственные каналы, а также подземные воды, используемые для хозяйственно-питьевых, культурно-бытовых и бальнеологических целей.

6. Поверхностные сточные воды с территории предприятий и смывы с полов производственных помещений перед сбросом в водоемы должны подвергаться локальной очистке или направляться на общие очистные сооружения.

7. Очистные сооружения предприятий, должны соответствовать " Нормативным требованиям по проектированию и строительству предприятий, зданий и сооружений в условиях северной строительно-климатической зоны, вечномерзлых грунтов и отрицательных температур".

2. Требования к санитарной охране атмосферного воздуха и земельных ресурсов.

1. Санитарная охрана атмосферного воздуха в районах размещения предприятий известковой промышленности должна осуществляться в соответствии с СанПиН " Гигиенические требования к охране атмосферного воздуха населенных мест" [12], ГОСТ " Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями" [13]. Действующие предприятия должны иметь нормативы предельно допустимых выбросов, согласованные и утвержденные в установленном порядке.

2. Проекты эксплуатации, тушения и разработки горючего сырья должны быть разработаны в соответствии с отраслевыми инструкциями.

3. Сырьевые склады должны располагаться за пределами населенных пунктов и предприятий с подветренной (для ветров преобладающего направления) стороны к предприятию, жилым зданиям, зданиям общественного и коммунального назначения стороны.

4. Для предотвращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами горения и пылью должны приниматься эффективные меры по предупреждению самовозгорания. Запрещается эксплуатация горящего сырья и подлежит обязательному тушению.

5. Во время тушения следует производить измерение концентраций оксида углерода и сернистого ангидрида на рабочих местах в начале каждой смены. При содержании вредных газов в количестве, превышающем допустимые нормы, должны приниматься меры, обеспечивающие безопасность работ.

6. Использование твердых отходов в отраслях промышленности, в том числе в стройиндустрии, возможно только с разрешения органов Госсанэпиднадзора.

7. При перевозке извести в железнодорожных вагонах и на платформах должны быть предусмотрены меры по предотвращению просыпей и сдувания пыли.

8. Запрещается складирование и выгрузка извести и породы в неустановленных местах при их вывозке канатными дорогами, автомобильным, конвейерным или рельсовым транспортом.

9. При ликвидации предприятия в Технико-экономическом обосновании по его закрытию должны предусматриваться меры и средства на устранение неблагоприятных экологических последствий прекращения деятельности.

Охрана труда

1.Техника безопасности

1. В соответствии с Руководством " Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса" [14]. Руководитель предприятия обязан обеспечить работников, занятых на производствах с вредными и опасными условиями труда, средствами коллективной и индивидуальной защиты, смывающими и обеззараживающими препаратами в соответствии с " Типовыми отраслевыми нормами бесплатной выдачи рабочим и служащим специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты" и ГОСТом " Средства индивидуальной защиты работающих. Общие требования и классификация" [15], обучить правилам их применения и контролировать использование. Применение СИЗ не должно заменять требований по разработке и осуществлению технических мероприятий по снижению уровней опасных и вредных производственных факторов до допустимых гигиенических нормативов.

2. Для защиты органов дыхания от пыли все лица, занятые на работах, где возможно содержание ее в воздухе выше уровня ПДК, должны быть обеспечены респираторами, соответствующими требованиям ГОСТа ССБТ " Средства индивидуальной защиты органов дыхания" [16]. Режимы применения респираторов должны устанавливаться с учетом концентрации пыли в воздухе рабочей зоны и времени пребывания в них работающих и согласовываться с органами Госсанэпиднадзора. Должны быть определены производственные операции, выполнение которых без респираторов не допустимо. Разрешается пользование респираторами только тех типов, технические характеристики которых согласованы с органами Госсанэпиднадзора.

3. Рабочие, подвергающиеся воздействию интенсивного шума, в том числе в подземных горных выработках, должны применять индивидуальные средства защиты, соответствующие требованиям ГОСТа " Средства индивидуальной защиты органов слуха. Общие технические условия" [17]. При выборе индивидуальных средств защиты необходимо учитывать спектральную характеристику акустических колебаний (Прил. 6).

4. Рабочие должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты от вибрации (антивибрационные рукавицы, обувь и др.). Средства индивидуальной защиты от вибрации должны соответствовать ГОСТу " Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие технические требования и методы испытаний" [18] и ГОСТу " Обувь специальная виброзащитная. Общие технические требования" [19].

5. Для защиты кожи от воздействия вредных веществ, высокой или низкой температуры поверхностей органов управления рабочие должны обеспечиваться защитными средствами, соответствующими ГОСТу ССБТ " Одежда специальная защитная. Средства индивидуальной защиты ног и рук. Классификация" [20]. В качестве СИЗ кожи рук от пыли и вредных веществ должны применяться рукавицы, перчатки, защитные мази и пасты, соответствующие требованиям ГОСТа ССБТ " Средства дерматологические защитные. Классификация. Общие технические требования" [21].

6. Хранение, использование, ремонт, чистка и другие виды профилактической обработки специальной одежды, обуви и других средств индивидуальной защиты должны осуществляться в соответствии с требованиями " Инструкции о порядке обеспечения рабочих и служащих специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты". Вынос СИЗ с предприятия запрещается.

7. Водозащитная спецодежда и влажная спец-обувь должны просушиваться при температуре не выше 50 °С после каждой смены. Кожаная спец-обувь должна после просушки смазываться смягчающей мазью.

8. Спец-обувь должна подвергаться мойке с применением 5% раствора хлорамина Б или 1% раствора фитона в течение 15 мин. или другими допущенными к применению дезинфицирующими средствами. Санитарной обработке с использованием дезинфекционных средств должны также подвергаться респираторы, защитные каски, подтяжки и носки.

9. Спецодежда и спецобувь больных гнойничковыми заболеваниями кожи и грибковыми болезнями стоп и кистей должна подвергаться ежедневной дезинфекции 5% раствором хлорамина Б или другими дезинфицирующими средствами.

2. Требования безопасности во время работы

1. Дробильщик обязан работать в установленной спецодежде и обуви, использовать средства индивидуальной защиты: респиратор, вкладыши противошумные, защитную каску.

2. Дробильщик обязан: быть внимательным и выполнять требования установленных звуковых и световых сигналов; передвигаться по установленным проходам и переходным мостикам; содержать свое рабочее место в чистоте, не допуская загромождения его посторонними предметами; при сдаче смены докладывать сменному мастеру о неполадках в работе дробилки и мерах, принятых по их устранению, сделать запись в журнале приема-сдачи смены.

3. Запуск дробилки в работу производится дробильщиком через 1 - 2 мин. после подачи установленных звуковых или световых сигналов. При дистанционном централизованном управлении технологическим оборудованием запуск дробилки производится диспетчером завода с пульта управления. Перед запуском оборудования в работу подается предупредительный световой и звуковой сигнал. Дробильщик, получив сигналы, должен отойти на безопасное расстояние от оборудования. Условные обозначения подаваемых сигналов должны быть вывешены на рабочем месте дробильщика.

4. Пуск дробилки и ее эксплуатация производятся в соответствии с инструкцией по эксплуатации. При наличии при пуске непривычного шума, стука, указывающих на неисправность дробилки, дробилку следует выключить, сообщить мастеру и не включать до устранения неисправностей.

5. Снимать и устанавливать ограждения; подтягивать пружины, болты; смазывать подшипники вручную, надевать и снимать клиновые ремни; регулировать размер разгрузочной щели; производить очистку дробилки, осмотр механизмов; выполнять ремонтные работы допускается только после полной остановки дробилки, отключения от электросети электродвигателя, снятых предохранителях. Отключение от сети производить в диэлектрических перчатках, стоя на изолирующем коврике. На пусковом устройстве следует вывесить табличку " Не включать! Работают люди! ".

6. Дробильщику во время работы дробилки запрещается: заглядывать в зев дробилки; производить осмотр механизмов вблизи движущихся частей; уходить без разрешения мастера со своего рабочего места.

7. В случае прекращения подачи электроэнергии дробильщик обязан отключить электродвигатель от сети и полностью очистить дробильную камеру от материала.

8. Дробильщик должен основное время находиться в помещении (кабине), обеспечивающем достаточный обзор зоны обслуживания, оборудованном пультом управления, телефоном. Если по условиям работы дробильщик находится вне кабины, то он обязан пользоваться средствами индивидуальной защиты: защитной каской, вкладышами противошумными, респиратором.

9. Большие недробимые куски камня нужно удалять из зева подъемными средствами со специальными приспособлениями. Извлекать застрявшие в рабочем пространстве дробилки куски породы вручную и дробить их кувалдами запрещается.

10. Для предотвращения аварийных ситуаций необходимо не допускать перегрузки дробилки, следить за работой централизованной смазки конусной дробилки, следить за состоянием шкива и маховика щековой дробилки.

11. При выполнении ремонтных работ на дробилках спуск дробильщика в рабочее пространство дробилки необходимо осуществлять с использованием лестниц и применением предохранительных поясов. При этом над загрузочным отверстием дробилки должен быть устроен временный настил, исключающий падение различных предметов на людей. Прикреплять предохранительный пояс следует только к постоянным, надежно укрепленным конструкциям. Места закрепления должны быть обозначены на конструкциях.

12. При выполнении слесарных работ дробильщик обязан пользоваться исправным инструментом. Кувалды, молотки должны быть прочно насажены на деревянные ручки. Гаечные ключи должны соответствовать размерам гаек и болтов. Наращивать ключ другим ключом запрещается. При необходимости следует пользоваться ключом с удлиненной рукояткой.

13. По окончании ремонта дробильщик должен убрать с дробилки инструмент, запчасти и другие предметы.

14. Пуск дробилки в работу после ремонта дробильщик должен производить под руководством мастера или бригадира, производившего ремонтные работы.

Технико-экономическая часть

При выборе предварительного оборудования для первой стадии дробления учитывалось:

- предел прочности материала при сжатии σ _сж=50·10⁶ Па;

- размер загружаемого куска δ _н.мах, мм;

- минимальная ширина разгрузочной щели α, мм, с учетом регулирования Δ α, мм;

- соответствие исходной производительности;

- минимальная мощность двигателя N_дв_.

Для первой ступени дробления подходят дробилки ЩДС-12х15; ККД-1000/150 и ДДЗ-16.

Таблица 8

Варианты дробилок для 1 ступени дробления

Тип дробилки	Количество дробилок, шт	Ширина разгрузочной щели а, мм	Максимальный размер частиц на выходе из дробилки δ _к.мах, мм	Производительность V, м³/с	Мощность электродвигателя N_дв, кВт
ЩДС-12x15				0, 0685
ККД-1000/150				0, 161
ДДЗ-16				0, 195

Сопоставляя эти данные, выбираем дробилку ЩДС-12х15, потому что другие 2 дробилки потребляют мощность в два раза больше чем выбранная и максимальный размер частиц на выходе из дробилки по отношению к другим.

Для второй ступени дробления материала подходят дробилки КСД-1750Гр; ЩДС-6х9; ДДЗ-6 и М-13-11.

Таблица 9

Варианты дробилок для 2 степени дробления

Тип дробилки	Количество дробилок, шт	Ширина разгрузочной щели а, мм	Максимальный размер частиц на выходе из дробилки δ _к.мах, мм	Производительность V, м³/с	Мощность электродвигателя N_дв, кВт
КСД-1750Гр				0, 0444
ЩДС-6х9			112, 5	0, 0138
ДДЗ-6				0, 0184
М-13-11			14, 6	0, 0200

Сопоставляя эти данные, выбираем дробилку М-13-11. Другие дробилки и проходят по мощности, но максимальный размер куска на выходе из дробилки имеет минимальное значение выбранная дробилка. В результате чего не требуется дополнительной ступени дробления.

Для второй стадии измельчения с требуемой величиной мощности (1, 3…1, 5)N_шз=334…385, 5кВт выбираем шаровую мельницу сухого помола ШБМ-287/470 с N_дв= 410кВт, так как другие дробилки имеют большой запас мощности ( ШБМ-287/410 с N_дв= 650кВт и ШБМ-320/570 с N_дв= 700кВт) или не проходят по мощности и масса загружаемых шаров меньше, чем требуемая.

Приложение.

Таблица 1

Введение

Технологическая часть

Выбор оборудования I стадии – дробления

12 3 Следующая ⇒