Дробильно-измельчительные машины системы ДАУ

Э.Б. Комаровский, Научно-производственная компания «ДАУКОМ»

Промышленность строительных материалов, включая дорожную отрасль, и горнорудная промышленность России добывают и перерабатывают свыше полумиллиарда тонн горных пород. Из них примерно половина относится к скальным и ру-досодержащим породам. Наибольший рост в последнее время достигнут на предприятиях дорожного строительства. При этом значительно возросла потребность в мелких фракциях (3-5 мм, 5-10 мм, 10-15 мм) щебня кубовидной формы, добываемого из изверженных горных пород.

В горнорудной промышленности к рудоподготовке предъявляется главное требование - максимальное раскрытие полезных минералов, которое достигается в процессе дробления и измельчения исходной горной массы.

Вся извлеченная в процессе добычных работ горная масса перерабатывается при помощи дробилок различной мощности, производительности, конструктивного исполнения и способа приложения разрушающей нагрузки на дробимый материал.

Как при переработке нерудных материалов, так и при рудоподготовке непременным является условие последовательного сокращения крупности кусков исходного сырья. Известно, что в результате буровзрывных работ в забоях образуются куски породы различных размеров (как правило, менее 700 мм), которые подлежат переработке до получения мелких фракций щебня из нерудных материалов (для строительных работ, включая дорожные) или до получения однородного тонкораздробленного рудного материала с целью проведения дальнейшего обогатительного передела.

Практически все применяемые в настоящее время технологии предусматривают последовательное сокращение крупности горной массы в несколько стадий. На производстве нерудных строительных материалов - в 3-4 стадии, на рудоподготовке - в 4-6 стадий - в зависимости от типа горной породы, ее физико-механических свойств и требований к конечному продукту дробления.

В каждой стадии применяется одна дробилка, а в общей технологической схеме многостадийного процесса - соответствующее количество дробилок, конвейеров, перегружателей, грохотов и др. устройств, - и каждое со своим электроприводом. Как правило, в технологической схеме при этом предусматривается замкнутый цикл переработки, при котором закрупненный продукт дробления возвращается после операции грохочения обратно в дробилку, что означает дополнительный расход электроэнергии и снижение общей производительности процесса.

Обилие основного и вспомогательного оборудования характеризуется громоздкостью технологической схемы, большой энергоемкостью, сложностью при выполнении ремонтных операций, значительными земельными отводами под размещаемое оборудование. Необходимо отметить, что в целом энергоемкость применяемой дробиль-но-измельчительной техники очень большая и занимает первое место в системе переработки минерального и техногенного сырья.

Зарубежные исследователи утверждают, что на процессы дробления и измельчения приходится до 10% мировых энергетических затрат. В России в общем балансе затрат горно-обогатительных комбинатов и дробильно-сор-тировочных фабрик до 80% приходится на дробление и измельчение.

Дополнительные трудности при применении традиционных технологий дробления возникают при переработке горной массы с повышенной влажностью (свыше 6%) и со значительной примесью глинистых веществ.

Требования к новой технике


Главным условием эффективности и конкурентоспособности вновь создаваемой дробильно-измельчительной техники является, помимо конструктивных преимуществ, снижение, в сравнении с применяемой, энерго- и материалоемкости на единицу произведенного продукта.

Другое, не менее важное условие, заключается в уменьшении числа основных и вспомогательных технологических операций в процессе переработки горной массы - при сохранении или увеличении производительности переработки и качества получаемого продукта. Следствием выполнения последнего условия является соответствующее сокращение числа задействованных в процессе переработки технических средств и резкое снижение энергетических, трудовых и эксплуатационных затрат.

Из известных способов разрушения горной массы наиболее эффективным для получения качественного продукта дробления принято считать динамический (ударный) способ воздействия на разрушаемый материал. Ударный способ дробления менее металло- и энергоёмок, сравнительно более производителен, обладает большей степенью сокращения крупности материала.

В табл. 1 приведены показатели дробилок ударного и статического действия, выпускающихся наиболее известными зарубежными фирмами и отечественными предприятиями. Характеристики дробилок фирм, не отраженные в этой таблице, несут весьма ограниченную информацию, не позволившую сопоставить основные технологические показатели.

Способ дробления ДАУ и его преимущества


Научно-производственная компания «ДАУКОМ» предложила принципиально отличные конструкции дробильно-измельчительных машин на основе нового способа дробления и измельчения горной массы. В этих машинах применен способ динамического взаимодействия двух сред - дробимой массы и дробящих элементов, запатентованный в России и ряде зарубежных стран. Способ получил название «способ активного удара», а конструкция машин с его применением - дробилки активного удара - ДАУ.

Отличительное свойство, определяющее преимущество дробильно-из-мельчительных машин ДАУ, заключается в осуществлении процесса дробления горной массы в одну стадию с получением дезинтегрированного продукта такой крупности, которая требуется для последующего передела или для непосредственного использования в качестве готового материала. При этом высокая эффективность процесса разрушения основана на более полном использовании кинетической энергии кусков дробимого материала и дробящих элементов машины.

Разрушение горной массы в этих машинах происходит при встречнонаправленном и векторно-нормальном соударении составляющих ее кусков с поверхностью ударных элементов, которое осуществляется в регулируемом скоростном и синхронном режиме. Напряжения от сил активного взаимодействия при этом превышают предел прочности любых горных пород в 5-8 раз, что приводит к высокой степени дробления и измельчения, которая может меняться в зависимости от требований к размеру частиц продукта дробления. Механизм разрушения в этом случае запускается с учетом прочности и крупности поступающего на дробление материала.

Процесс выполняется по открытой схеме переработки, при которой вся горная масса разрушается в камере дробления до необходимой крупности.

Подобная эффективность способа позволяет за одну технологическую операцию осуществить в одной машине все виды дробления и грубое измельчение (при установлении отдельных режимов - соответствующий вид дробления).

Причем высокий эффект дробления достигается при весьма низких удельных расходах электроэнергии, что является неоспоримым преимуществом машины в сравнении с применяемым в настоящее время оборудованием. Если в существующих технологиях для доведения крупности горной массы с 250 мм до 2-3 мм требуется в среднем 1.1 кВт-ч/т, то при использовании технологии ДАУ энергоемкость составляет в среднем 0.08 кВт-ч/т.

В дробилке ДАУ с производительностью свыше 200 т/ч возможно осуществление крупного, среднего и мелкого дробления за одну стадию при еще меньших удельных затратах электроэнергии.

Следовательно, одна машина ДАУ заменяет две, а в некоторых случаях и три, в зависимости от выбранной мощности и производительности, из обычно применяемых дробилок с соответствующим уменьшением количества технологического оборудования и обслуживающего персонала.

Одно из преимуществ технологии ДАУ состоит в возможности осуществления избирательного разрушения дробимого материала.

Немаловажным представляется и эффективное разрушение способом ДАУ мёрзлой горной массы, благодаря скоротечности процесса дробления, не позволяющего породе «растеплиться». В противном же случае, при высокой влажности измельченной горной массы, переработка значительно замедляется либо прерывается.

При переработке нерудных строительных материалов (например, при производстве щебня для дорожного покрытия) преимущество способа ДАУ заключается также в снижении выхода отсевов.

Результаты эксплуатации дробилок ДАУ


Эксплуатационные испытания опытной партии дробильно-измельчитель-ных машин ДАУ полностью подтвердили расчеты и прогнозируемые показатели их технико-технологических характеристик (табл. 2).

Были получены следующие результаты. Средняя степень измельчения рудного материала составляет 1:80 (достигает 1:170), средняя удельная энергоемкость дробления - 0.08 кВт-ч/т. Дробление горной массы с исходной крупностью кусков 300-450 мм до крупности продуктов дробления менее 5 мм происходит за одну стадию. Дробилки ДАУ позволяют перерабатывать материал с влажностью до 12%.

При переработке золотосодержащих руд различного вещественного состава и степени изменчивости была отмечена значимая особенность способа - рудная масса в процессе дробления интенсивно перемешивается, что положительно отражается на дальнейшем обогатительном переделе.

В табл. 3 представлен гранулометрический состав продуктов дробления золотосодержащих руд, переработанных на дробилках ДАУ.

При дроблении полиметаллических руд с различной плотностью вмещающих пород и рудных составляющих возможно осуществление первичного обогащения с отводом рудных частиц в концентрат (до 30%).

В табл. 4 отражены результаты ситового анализа продуктов дробления полиметаллических руд, переработанных на дробилках ДАУ.

В целом эффективность переработки рудного минерального сырья при применении технологии ДАУ только за счет сокращения числа операций и улучшения качества получаемого продукта повышается на 30-40% в сравнении с существующими технологиями.

При дроблении горных пород на щебень кубовидность зерен фракций в конечных продуктах дробления достигает 94-96%. Такой продукт позволяет от-

нести его к высшей категории качества. При этом, осуществляя регулировку пространственного положения взаимодействующих дробящих элементов и режимов разрушения, на выходе можно получить продукт необходимого гранулометрического состава.

В табл. 5 представлены результаты ситового анализа продуктов дробления наиболее востребованных нерудных строительных материалов.

При переработке крепкого песчаника с размером кусков в питании 150 мм, выход фракций до 10 мм составил 40%, фракций 10.40 мм - 60%.

Для принудительного вывода тонко-измельченных фракций материала из камеры дробления в дробилке ДАУ применена система аспирации, что положительно отражается на экологической обстановке зоны эксплуатации и получении тонкоизмельченного продукта перерабатываемого материала.

Дробилки компактны, не требуют фундамента, легко встраиваются в любую технологическую схему переработки, могут быть выполнены как в мобильном, так и передвижном вариантах.

Дробилки ДАУ способны перерабатывать любые твердые техногенные материалы: строительные отходы (бетоны, кирпич, керамику), огнеупоры, флюсы, металлургические шлаки, клинкеры, ферросплавы - с получением готового продукта необходимого гранулометрического состава.

Опытные дробильно-измельчитель-ные машины ДАУ эксплуатируются более 10 лет. Переработанные за это время сотни тысяч тонн различных типов горных пород и руд позволили сделать вывод о степени надежности и износостойкости дробящих элементов и машины ДАУ в целом.

Основная нагрузка, при взаимодействии с разрушаемым материалом, падает на сменные элементы направляющего ротора и активных роторов (ударники и накладки). Меньше изнашиваются подроторные решетки, величина щелей которых и зазор между решетками и ударником ротора ограничивают размер частиц разрушаемого материала на выходе из дробилки.

По информации, предоставленной предприятиями, эксплуатирующими дробилки ДАУ, объем переработанного материала до полного износа ударников и накладок (т.е. до их замены) составляет 10-15 тыс. т (ДАУ-500) и 50-60 тыс. т (ДАУ-800) при дроблении прочных и абразивных горных пород.

В последних модификациях машин ДАУ сменные ударники направляющего ротора выполнены регулируемыми с тем, чтобы значительно увеличить срок их службы и повысить до 0.6-0.65 коэффициент использования материала.

Брони роторов и броневая футеровка корпуса машины не требуют замены в течение года эксплуатации.

Способ и конструкция машин ДАУ защищены отечественными и зарубежными патентами, оформляются заявки на новые конструктивные решения по модификациям машин.

Анализ технических и технологических показателей лучших зарубежных и отечественных дробилок и сравнение их с показателями дробилок ДАУ свидетельствует о значительных преимуществах последних.

Основываясь на положительных результатах эксплуатации опытных машин ДАУ, представляется целесообразным, учитывая конъюнктуру рынка, оперативно провести НИОКР по развитию способа ДАУ и его реализации в расширенном типоряде дробилок. Продолжить разработку высокоэффективных конструкций дробильно-измель-чительных машин, в т.ч. мобильного исполнения, с производительностью более 300 т/ч, обеспечивающих потребности различных отраслей промышленности Российской Федерации.

Машины ДАУ изготавливаются ОАО «ВНИИТрансмаш» и другими предприятиями из отечественных материалов и комплектующих (из комплектующие зарубежного производства - только приводные ремни).

 

Журнал "Горная Промышленность" №5 (81) 2008, стр.34