Машины и оборудование для измельчения материалов (стр. 1 из 6)

ПЛАН

1. Машины для добычи каменных материалов.

2. Машины и оборудование для измельчения каменных материалов.

3. Машины и оборудование для сортирования и обогащения материалов.

4. Дробильно-сортировочные установки и заводы.

Список использованной литературы.

1. МАШИНЫ ДЛЯ ДОБЫЧИ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Большое количество каменных материалов, необходимых для строительства дорожных одежд различных типов, добывается путем разработки месторождений открытым способом в карьерах. Работы по добыче строительного камня, залегающего массивами, включают бурение шурфов и скважин для размещения зарядов взрывчатых веществ, взрывание породы, дробление крупных камней (монолитов), погрузку и транспортирование взорванной породы из карьера. Производство буровых работ в карьерах осуществляется пневматическими перфораторами (бурильными молотками) и буровыми станками. Бурильные молотки применяют для бурения шпуров диаметром до 75 мм и глубиной до 5-7 м, а станки - для бурения скважин диаметром более 75 мм и глубиной 10-300 м. При разработке каменных карьеров скважины обычно бурят на глубину не более 30 м. Бурение станками называют глубоким бурением. Бурение состоит ИЗ операций: разрушения породы, отделения ее частиц от общего массива и удаления разрушенной породы из скважин.

Разрушение горных пород при бурении шпуров и скважин осуществляют механическими и физико-химическими методами. К механическим методам относят ударно-поворотное, вращательное и ударно-вращательное бурение. Ударно-поворотное бурение производят инструментом, выполненным в виде клина. Последний внедряется в породу под действием кратковременной ударной нагрузки, направленной по оси скважины. После удара инструмент приподнимается над забоем, поворачивается на некоторый угол и наносит удар по новому месту в забое. Последующими ударами скалываются элементы породы в открытую сторону. Отделенная порода удаляется из забоя. Ударно-поворотное бурение осуществляется перфораторами и станками ударно-канатного бурения.

Перфораторы (рис. 1) представляют собой бурильный молоток, работающий от сжатого воздуха или сжатой жидкости и снабженный механизмом поворота бура. По условиям применения и способу установки перфораторы разделяют на ручные, телескопные и колонковые. Перфоратор имеет цилиндр, в котором под действием сжатого воздуха, поступающего через воздухораспределительное устройство, движется поршень-боек. В конце рабочего хода поршень-боек ударяет по хвостовику бура. Воздухораспределительное устройство может быть клапанным или золотниковым.

Рис. 1. Схема перфоратора:

1 - хвостовик бура; 2- выпускной клапан; 4- поршень-боек; 5, 6, 8- каналы; 7- клапан

Перфораторы работают при номинальном рабочем давлении воздуха р = 0,5 МПа. При работе перфоратора шпуры от буровой мелочи очищают водой или сжатым воздухом.

Простая конструкция, обслуживание и независимость от источников энергии привели к широкому распространению на карьерах строительных материалов станков ударно-канатного бурения.

Рабочий процесс станка ударно-канатного бурения сводится к периодическому подъему бурового снаряда, который при свободном падении наносит удар по дну скважины, разрушая породу. Масса бурового снаряда 500-3000 кг, высота подъема 0,6-1,2 м с частотой ударов около 60 в минуту.

Наибольшее распространение получили машины вращательного и ударно-вращательного бурения. Вращательное бурение осуществляется путем приложения к буровому инструменту вращающего момента и осевого усилия. Под действием осевого усилия инструмент внедряет-1 и в породу. Затем при одновременном действии этого усилия и вращающего момента происходит разрушение породы, которое можно представить как чередование деформаций сжатия и скалывания (сдвига) после постижения предельного состояния. Периодичность сколов и крупность элементов стружки зависят от параметров рабочего органа и свойств разрушаемой породы. При добыче нерудных материалов широкое распространение получило шарошечное бурение взрывных скважин. Принцип шарошечного бурения сводится к вращению долота, оснащенного шарошка ми-конусами с зубьями. Последние свободно посажены посредством подшипников на цапфы и при вращении долота перекатываются по забою - дну скважины. При этом зубья под действием осевого давления, передаваемого через буровой став, внедряются в породу и производят ее разрушение. Продукты разрушения из скважины удаляются сжатым воздухом или промывочной водой. После полного заглубления рабочего органа осуществляется наращивание бурового става. Развинчивание и свинчивание штанг производится с помощью редуктора и гидроключа. Наибольшее распространение получили трехшарошечные долота, хотя в некоторых случаях находят применение долота с одной, двумя, четырьмя и более шарошками.

Ударно-вращательное бурение осуществляется вращением бурового става, принудительной статической подачей бура на забой и одновременной работой погружного пневмоударника. Станок и кинематика его рабочего органа аналогичны конструкции и кинематике станка вращательного бурения. Вместо шарошечного долота буровой став снабжен пневмоударником, работающим от сжатого воздуха. Этим же воздухом очищается скважина от разрушенной породы.

Физико-химические способы бурения бывают термическими, взрывными, гидравлическими и др. Процесс разрушения горной породы при термическом бурении основан на действии высокотемпературного газового потока на забой скважины. Нагреву подвергается слой породы небольшой толщины. В породе возникают термические напряжения, которые пропорциональны разности температур смежных слоев. Происходит эрозия верхнего слоя, и продукты разрушения выносятся газовым потоком из скважины. Рабочим органом является горелка, в камере которой температура газов достигает 2500-3500°С, а скорость их истечения 1800-2000 м/с. В качестве горючего может быть использовано любое жидкое топливо (керосин, бензин, солярное масло) в смеси с окислителем - кислородом, воздухом, азотной кислотой.

Взрывной метод бурения сводится к разрушению породы взрывами зарядов ВВ небольшой мощности, подаваемых с определенной частотой в скважину вместе с промывочной жидкостью. Гидравлический способ разрушения пород струей воды, вылетающей из сопла гидромонитора со скоростью 60 м/с при давлении 3 МПа, используют при разработке обычных грунтов. Для разрушения скальных пород давление в струе должно быть 50 МПа и более. Электрогидравлический способ разрушения заключается в периодически повторяемых высокоимпульсных разрядах между контактами электрической цепи в жидкости.

2. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Измельчение является процессом последовательного уменьшения размеров кусков твердого материала от первоначальной крупности до требуемой. При производстве щебня в результате измельчения получается готовый продукт. В других случаях этот процесс является подготовительным для дальнейшей переработки, например, при производстве цемента.

В зависимости от начальной и конечной крупности кусков материала различают два основных вида процесса измельчения: дробление и помол. В зависимости от крупности конечного продукта различают: дробление - крупное (размер кусков 100-350 мм), среднее (40-100 мм), мелкое (5-40 Мм); помол - грубый (размер частиц 5-0,1 мм), тонкий (0,1-0,05 мм), сверхтонкий (менее 0,05 мм).

Теоретические основы дробления и измельчения каменных материалов. Энергия, необходимая для измельчения материала, зависит от ряда факторов: прочности, хрупкости, однородности исходного материала, его влажности, размера, формы, взаимного расположения кусков, метода дробления, вида и состояния рабочей поверхности машины и др. Аналитические зависимости, устанавливающие связь между расходом энергии на измельчение и физико-механическими свойствами измельчаемого материала и параметрами конечного продукта, носят приближенный характер.

Для определения энергии, необходимой для измельчения, разработано несколько гипотез: первая говорит о пропорциональности энергии вновь образованной поверхности (первая гипотеза измельчения – гипотеза поверхностей); вторая - о пропорциональности энергии объемам или массам дробимых тел (вторая гипотеза - объемов); третья, комбинированная, гипотеза говорит о пропорциональности энергии измельчения образующимся поверхностям и объемам дробимых тел.

Классификация методов и машин для измельчения материалов. В зависимости от назначения и принципа действия машин, предназначенных для измельчения материалов, используются следующие методы разрушения: раздавливание (рис. 2, а), ударное воздействие (рис. 2, б), раскалывание (рис. 2, в), излом (рис. 2, г), истирание (рис. 2). При этом одновременно могут реализоваться несколько методов, например, раздавливание и истирание, удар и истирание и др. Необходимость в различных методах измельчения, а также в различных по принципу действия конструкциях и размерах машин для измельчения вызывается многообразием свойств и размеров измельчаемых материалов, а также различными требованиями к крупности готового продукта. Применяемые для измельчения машины разделяют на дробилки и мельницы.

Рис.2. Схема основных методов механического измельчения:

а – раздавливание; б – удар; в – раскалывание; г – излом; д – истирание.

Дробилки по принципу действия разделяют на щековые (рис. 3, а), в которых материал подвергается раздавливанию, раскалыванию и частично истиранию между двумя плитами-щеками при их периодическом сближении; конусные (рис. 3, б), в которых материал разрушается в процессе раздавливания, излома и частичного истирания между двумя коническими поверхностями, одна из которых движется эксцентрично по отношению к другой, осуществляя непрерывное дробление материала; валковые (рис. 3, в), в которых материал раздавливается между двумя валками, вращающимися навстречу один другому (иногда валки вращаются с разной частотой, и тогда раздавливание материала сочетается с истиранием); ударного действия, которые, в свою очередь, бывают молотковыми (рис. 3, г) и роторными (рис. 3, д); в молотковых дробилках материал измельчается в основном ударом шарнирно подвешенных молотков, а также истиранием, в роторных - дробление осуществляется за счет удара жестко прикрепленных к ротору бил, удара материала об отражательные плиты и ударов кусков материала один о другой.