Введение к работе
Актуальность теми. Современное состояние горнодобывающей промышленности свидетельствует о тенденции сохранения на ближайший период преимущественно механической подготовки руд к обогащению..
Постоянное ухудшение качества добываемых руд как по содержанию ценных компонентов, так и по обогатимости, возрастание доли крепких руд обусловливают увеличение объемов перерабатываемых руд, необходимость постоянного совершенствования процессов дробления и измельчения. Наиболее дорогостоящей в процессе переработки рудного сырья является рудоподготовка, привлекающая в последнее время особое внимание исследователей.
Операции дробления и измельчения характеризуются значительными капитальными затратами и эксплуатационными расходами, доля которых достигает 50-70 % капитальных затрат и эксплуатационных расходов в целом по фабрике, высокой энергоемкостью дробления, составляющей от 7 до 20 кВтч/т, и большим расходом легированных сталей. В связи с ростом доли более бедного и тонковкрапленного сырья и, следовательно, необходимостью более тонкого его помола затраты на дробление и измельчение должны существенно возрасти. Вместе с тем на ближайшую перспективу основными технологическими агрегатами рудоподготовки по-прежнему будут конусные, щековые и валковые дробилки, реализующие механический способ дезинтеграции.
В связи с этим важной технико-экономической задачей является совершенствование традиционных методов рудоподготовки и создание высокопроизводительного дробильно-размольного оборудования, обеспечивающего снижение материальных и энергетических затрат.
Решение данной задачи связано с проведением комплексных исследований физических и технологических закономерностей разрушения горных пород и выявлением возможностей снижения энергоемкости циклов дробления. В силу большого разнообразия перерабатываемых дробимых материалов и широкого диапазона изменения их физико-механических свойств выбор технологических параметров крупных дробильных машин эмпирическим путем мало эффективен.
Отсутствие научно обоснованных методов определения энергоемкости рабочего процесса не позволяет создать комплексную модель рабочего процесса дробилки и реализовать рациональные режимы работы оборудования.
Таким образом, исследование закономерностей формирования энергозатрат при дроблении в машинах, разрушающих материал сжатием, является актуальным.
Целью работы является повышение- эффективности работы дробильного оборудования на основе установления закономерности энергозатрат на получение заданного результата дробления и разработка уточненного метода определения мощности привода конусных, щековых и валковых дробилок, то есть машин, разрушающих материалы сжатием.
Идея работы. Закономерность формирования энергетических затрат на получение заданного эффекта дробления (грансостава продукта) определяется соотношениями между конструктивными параметрами камеры дробления и физико-механическими свойствами горных пород.
Задачи исследований:
выявление соотношений между различными уровнями относительной деформации разрушения кусков горных пород и величиной удельной работы и определение энергетической характеристики свойства дробимости;
разработка комплексной модели рабочего процесса дробилки, учитывающей гранулометрическую и энергетическую характеристики свойства дробимости;
разработка методики расчета установленной мощности дробилки, необходимой для получения заданного грансостава продукта дробления.
Методы исследований. Экспериментальное определение энергозатрат на дробление образцов горных пород, проведение испытаний в производственных условиях и статистическая обработка результатов эксперимента; математическое моделирование, исследования по параметрической оптимизации.
Защищаемые положения:
закономерность формирования энергозатрат на дробление (мера воздействия) заключается в том, что количество этой энергии , зависит от величины деформации сжатия, разрушающей кусок горной породы, от исходного размера куска и от его сопротивления разрушению сжатием;
5 ;
величина энергозатрат при дроблении куска в конусных дробилках определяется степенью изменения толщины куска для заданного профиля дробящих поверхностей камеры дробления, гарантирующей работу дробилки без прессования;
энергозатраты при дроблении представляют собой сумму энергозатрат на дробление отдельных фракций, соотношение между которыми определяется гранулометрической характеристикой свойства дробимости горной породы.
Достоверность научных результатов, выводов и
рекомендаций подтверждается достаточным объемом экспериментальных исследований; применением апробированных методов сопротивления материалов и математической статистики; соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований. Расхождения -между расчетными значениями энергозатрат и средними фактическими значениями не превышают 10-15%.
Научная новизна состоит в следующем:
установлена закономерность формирования энергозатрат на дробление горных пород, заключающаяся в том, что специфичное для данной горной породы статистическое распределение величины удельной работы разрушения зависит от величины реализованной при дроблении деформации поперечного сжатия куска и постоянно для каждой из величин разрушающей деформации;
выявлены взаимосвязи параметров камеры дробления дробилки с величиной энергозатрат на дробление;
создана имитационная модель процесса формирования энергозатрат при дроблении горных пород конусными дробилками мелкого дробления;
разработана методика расчета мощности, потребляемой дробилкой, с учетом гранулометрического состава питания и физико-механических свойств горных пород.
Личный вклад автора со—"оит: в определении энергетической характеристики свойства дробимости горных пород; в выявлении взаимосвязи параметров камеры дробления дробилки с величиной энергозатрат на дробление; в создании имитационной модели процесса формирования энергозатрат при дроблении горных пород конусными дробилками мелкого дробления; в разработке методики расчета мощности, потребляемой дробилкой, с учетом гранулометрического состава питания, физико-механических свойств горных пород и параметров камеры дробления.
Практическая ценность работы. В результате выполненных исследований установлена закономерность энергозатрат на получение заданного результата дробления. Выводы и рекомендации работы реализуются в проектной практике ОАО "Уралмаш" (г.Екатеринбург), АО "Дробмаш" (г.Выкса) и АО "Ураласбест".
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на 14-й областной научно-технической конференции молодых специалистов (г.Свердловск, 1990 г.), на Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы и перспективы развития горной техники" (Москва, 1994 г.), на 2-й Всероссийской научно-технической конференции "Компьютерные технологии в горном деле" (г.Екатеринбург, 1997 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, 6 приложений и содержит 180 страниц машинописного текста, 13 рисунков, 2 таблицы.