CC BY
45
УДК 621.315.1.:548.75:620.81
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ СЛЮДЯНОГО СЫРЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДРОБИЛЬНЫХ АППАРАТОВ А.С.Худченко1, А.А.Елгин2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрен вопрос о разновидностях слюдяного сырья, его свойствах, особенностях и области применения в различных отраслях промышленности. Приведены и рассмотрены дробильные аппараты, применяемые при измельчении слюды. Ил. 1. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: слюда; дробление; дробилки; измельчение слюды.
GRINDING OF MICA RAW MATERIAL WITH CRUSHING MACHINES A. S. Hudchenko, A. A. Elgin
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The authors deal with the question on the different types of mica raw material, its properties, characteristics and fields of application in various branches of industry. They present and discuss crushing machines, used for mica grinding. 1 figure. 5 sources.
Key words: mica; crushing; crushers; mica grinding.
В природе известно большое количество разнообразных слюд, однако в электроизоляционной технике находят применение, главным образом, мусковит и флогопит.
При обработке слюдяного сырья (промышленного обогащенного сырца и слюдяных подборов) получается большое количество отходов - скрапов, которые используются для выпуска дробленой и молотой слюды. Наиболее чистые фабричные скрапы используются при производстве слюдопласта и слюдинита.
Слюда обладает высокой диэлектрической прочностью, низкими диэлектрическими потерями, высокими поверхностными и объемными сопротивлениями. Она имеет высокую прочность на изгиб и растяжение и практически несжимаема, инертна к действию воды, кислот, спиртов, масел и растворителей. Слюда огнеупорна и невоспламеняема. Молотую слюду применяют в резиновой промышленности при изготовлении автомобильных шин, в производстве высокочастотного диэлектрика-микалекса, а также в производстве электродов, художественных обоев и пластмасс. Молотая слюда используется также в качестве наполнителя или пигмента лакокрасочных материалов, что придает им влагоустойчивость, морозоустойчивость и стойкость против коррозии.
Дробление и измельчение — процессы уменьшения размеров кусков (зерен) полезных ископаемых путем разрушения их действием внешних сил, преодолевающих внутренние силы сцепления, связывающие между собой частицы твердого вещества.
Для дробления применяют дробилки, а для измельчения - мельницы. Дроблению и измельчению подвергают:
- уголь или сланец на электростанциях;
- слюду, известняки и доломиты и т. д.
Под способом дробления понимается вид воздействия разрушающей силы на куски дробимого материала. Известны четыре основных способа дробления (рисунок): а - раздавливание; б - раскалывание; в -истирание; г - удар. Способ дробления выбирается в зависимости от физико-механических свойств дробимого материала и крупности его кусков.
Основные способы дробления
Крупное, среднее и мелкое дробление твердых (прочных) и хрупких пород целесообразно производить раздавливанием, а твердых и вязких пород — раздавливанием с участием истирания. Крупное дробление мягких и хрупких пород целесообразно выполнять раскалыванием, а среднее и мелкое - ударом. Все полезные ископаемые измельчают ударом с участием истирания.
Машины для дробления и измельчения, применяемые на обогатительных фабриках, по механико-конструктивным признакам и основному методу дробления, осуществляемому в них, разделяются на пять основных классов: дробилки щековые, конусные, валковые, ударные (молотковые, роторные дробилки и дезинтеграторы), барабанные мельницы.
1Худченко Александр Сергеевич, старший преподаватель кафедры строительно-дорожных машин и гидравлических систем, тел.: (3952) 405134, е-mail: v03@istu.edu
Hudchenko Alexander, Senior lecturer of the chair of Construction Roadmaking Machinery and Hydraulic Systems, tel.: (3952) 405134, e-mail: v03@istu.edu
2Елгин Антон Александрович, студент, тел.: (3952) 405134. Elgin Anton, student, tel.: (3952) 405134.
Валковые, молотковые, роторные дробилки и дезинтеграторы применяют для дробления углей, солей, бокситов, марганцевых руд, известняков, слюд.
Для дробления используют дробилки следующих основных видов:
- Щековые, в которых материал дробится раздавливанием, раскалыванием и частичным истиранием в пространстве между двумя щеками при их периодическом сближении. В зависимости от расположения оси подвижной щеки различают щековые дробилки с верхним и нижним подвесами. Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления различных материалов в горно-рудной промышленности и промышленности строительных материалов.
- Конусные, в которых материал дробится раздавливанием, изломом, частичным истиранием между двумя коническими поверхностями, одна из которых движется эксцентрично по отношению к другой, осуществляя тем самым непрерывное дробление материала. Их используют во всех стадиях дробления при переработке самых разнообразных материалов как по крупности дробимого материала, так и по разнообразию физико-механических свойств. Исключением принято считать материалы и руды, имеющие плитнико-вую структуру или содержащие глинистые фракции при их повышенной влажности.
- Валковые, в которых материал раздавливается между двумя валками, вращающимися один навстречу другому, или валками и неподвижной поверхностью; нередко валки вращаются с разной частотой, и тогда раздавливание материала сочетается с его истиранием.
- Ударного действия, которые, в свою очередь, разделяются на молотковые и роторные. В молотковых дробилках материал измельчается в основном ударом по нему шарнирно-подвешенных молотков, а также истиранием. В роторных дробилках дробление достигается в результате удара по материалу жестко прикрепленных к ротору бил, удара кусков материала об отражательные плиты и соударения кусков. Дробилки ударного действия применяют для дробления и измельчения материалов низкой и средней прочности. Их применяют при переработке углей, известняков, доломитов, гипса, барита, мела, мергеля, асбестовых руд, каменных солей и т. п. На подобных материалах дробилки ударного действия позволяют достигать больших степеней дробления, а простота конструкции, низкая металлоемкость, возможность изготовления машины большой производительности и удобство обслуживания делают их применение эффективным.
В машинах, так называемых дезинтеграторах, два цилиндра, образующие которых представляют собой стержни, жестко закреплены в основании. Цилиндры (корзины) вращаются в разные стороны, измельчая попавший в сферу их вращения материал. Дезинтегратор может быть отнесен и к дробилкам, и к мельницам, так как готовый продукт обычно имеет крупность около 5 мм и менее.
Для дробления слюды используют молотковую дробилку типа СМ-431. Однороторная молотковая дробилка СМ-431 относится к дробильным машинам,
работающим по принципу удара, и применяется для дробления крупных минералов и полезных ископаемых средней и малой твердости с пределом точности на сжатие до 1000 кг/см2 и с влажностью не более 1530%, при которой еще не происходит замазывания колосников. Дробилка дает высокую степень измельчения материалов и применяется, главным образом, в тех случаях, когда необходимо получение мелкого продукта дробления.
Одним из наиболее прогрессивных способов тонкого измельчения слюды является получение молотой слюды с использованием струйных мельниц. Они предназначены для тонкого и сверхтонкого измельчения сыпучих и порошкообразных материалов в воздушных или газовых потоках до крупности частиц 5 -200 мкм, а также для механохимической активности. Струйные аппараты применяют при получении тонкодисперсных частиц порошков в химической промышленности, порошков красителей и пигментов в лакокрасочной промышленности, порошков в пищевой и парфюмерной промышленности и т.д.
В настоящее время подобные аппараты используются крайне редко вследствие их технической несовершенности, что приводит к большим затратам энергии на тонну выпускаемой продукции, но это несложно поправить .
Известно, что с увеличением дисперсности размалываемого материала производительность установки резко снижается, а энергозатраты при повышении износа измельчителя и стоимости измельчения увеличиваются. Поэтому тонкое измельчение является большой технико-экономической проблемой. Достаточно отметить, что коэффициент полезного действия современной измельчительной установки с мелющими телами, в частности, шаровой мельницы, равен всего лишь 0,05%.
Одним из путей решения этой проблемы является использование принципа самоизмельчения, когда частицы материала, подлежащие измельчению, сталкиваются друг с другом и измельчаются за счет этого до требуемой дисперсности. На этом принципе самоизмельчения и работают струйные мельницы, которые могут быть рассмотрены как самостоятельная группа измельчителей с широким диапазоном дисперсности получаемого материала.
Имеется несколько разновидностей струйных мельниц с плоской, трубчатой и противоточно-эжекторной помольными камерами.
В технике дробления и обогащения полезных ископаемых необходимость значительного подъема производительности труда, в свою очередь, ставит новые важные проблемы: повысить производительность дробилок, сократить число стадий переработки, повысить качество и увеличить выход полезного продукта дробления и др.
Щековые, конусные и валковые дробилки, работающие по принципу раздавливания, во многих случаях не могут в полной мере удовлетворить современные требования. Роторные дробилки, реализующие принцип ударного разрушения, давая более высокие производительность и степень дробления при улучшенном качестве продукта, меньшей металлоемкости,
удельном расходе энергии и других положительных показателях, позволяют более эффективно решить поставленные задачи в области дробильно-обогатительной техники.
При молотковом дроблении пластинки имеют вытянутую форму. Повреждаемость небольшая. Наблюдается наличие полезной площади на слюдяных частицах. Деформация наблюдается по большой оси. Края ровные.
При струйном измельчении частички слюды имеют угловатую форму, напоминающую неправильные многоугольники. Повреждаемость частиц малая, наблюдается наличие большой полезной площади. Деформация наблюдается на выступах, трещин почти нет, но есть небольшие расслоения по краям. Поверхность ровная, гладкая.
При шаровом измельчении частицы слюды имеют круглую форму. Частицы сильно деформированы, много трещин. Края неровные, сильно расслоенные. Полезная площадь имеет небольшие размеры.
Ранее при создании машин большое внимание уделялось улучшению условий труда обслуживающего персонала, а именно: механизации и автоматизации трудоемких процеесов, обеспечению действующих в стране жестких санитарных норм по допустимому уровню шума, вибрации и запыленности. Автоматизация производственных процессов - самый действенный и перспективный способ повышения качества готовой продукции и увеличения производительности оборудования, поэтому основные дробильные машины приспособлены к включению в автоматические линии.
Неоходимая интенсификация процесса дробления может быть выполнена только на основе глубоких знаний принципа действия и конструкции применяе-
мых машин, а также основных особенностей их эксплуатации.
Системное представление имеющегося парка дробилок различной конструкции как отечественного, так и зарубежного производства может явиться отправной точкой для поиска новых решений в области создания прогрессивных машин и рациональных технических решений при их компоновке. Именно недостаточная информация о последних достижениях науки и техники в области конструкции и особенностях применения дробильных аппаратов стала в последнее время некоторым тормозом в развитии работ по их совершенствованию и расширению сферы применения.
На основе результатов многолетних теоретических и экспериментальных исследований дробильных аппаратов различных типов разработаны методики расчетов таких аппаратов, накоплен богатый опыт их конструирования, наладки и испытаний. Применение каждого аппарата должно быть обосновано с учетом физико-механических свойств исходного продукта, таких как прочность, хрупкость абразивность, крупность исходного материала и крупность готового продукта, упрощать технологические схемы производства и улучшать его экономику.
Перед слюдяной промышленностью России стоит задача выработки новой стратегии развития, которая должна базироваться на общепризнанных достижениях нашей страны в науке и технике, наличии высококлассных ученых, инженеров, квалифицированных рабочих. При разработке и реализации производственного процесса необходимо использовать те огромные возможности для накопления капитала и финансирования инвестиционных проектов, которые имеются.
1. Андреев С.Е., Зверевич В.В., Перов В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу, 1961. 385 с.
2. Байбородин Б.А. и др. Слюдокерамический электронагреватель. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. техн. ун-та, 1991. 104 с.
Библиографический список
3. Бауман В.А., Стрельцов В.А., Косарев А.И. и др. Роторные дробилки. М.: Машиностроение, 1973. 272 с.
4. Клушенцев Б.В. и др. Дробилки. Конструкция, расчет, особенности эксплуатации. М.: Машиностроение, 1990. 320 с.
5. Перов В.А., Андреев Е.Е., Биленко Л.Ф. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, 1990. 301 с.
