EntradaFundamentos teóricos de la trituración y molienda. Métodos y procesos para triturar minerales Triturar formaciones rocosas de este tipo
proceso de trituración
El proceso de trituración se utiliza para llevar las materias primas minerales (y otros materiales) al tamaño requerido, la distribución de tamaño de partícula requerida o un grado determinado de apertura de grano. Se utilizan los siguientes métodos de destrucción:
aplastamiento que ocurre después de la transición de tensiones más allá de la resistencia última a la compresión (Fig. 1, a)
división como resultado del acuñamiento de la posterior ruptura de piezas (Fig. 1, b)
fractura como resultado de la flexión (Fig. 1, c)
cizallamiento, en el que el material está sujeto a deformación por cizallamiento (Fig. 1, d)
abrasión de piezas por una superficie de trabajo deslizante. (Fig. 1, e)
Impacto (Fig. 1, e)
Los métodos de trituración enumerados son comunes para la trituración y la molienda, sin embargo, estos procesos difieren en su propósito tecnológico y lugar en la cadena de operaciones sucesivas de las plantas concentradoras (en adelante, OP). Convencionalmente, se cree que cuando se trituran, se obtienen productos de más de 5 mm y, cuando se trituran, de menos de 5 mm. Las trituradoras se utilizan para triturar, los molinos se utilizan para moler.
La trituración en OF es una operación preparatoria antes del beneficio y sirve para separar granos estrechamente intercrecidos de varios minerales contenidos en un mineral. Cuanto más completamente se revela el grano, más exitoso procede el posterior enriquecimiento de minerales (en adelante, PI).
La divulgación completa de los minerales no se puede lograr, porque. esto requeriría una molienda muy fina del mineral antes del beneficio. El tamaño de grano al que es necesario triturar el material de origen antes del enriquecimiento está determinado por el tamaño de difusión de los minerales útiles y el proceso adoptado para el enriquecimiento de este fósil. Los minerales no se deben volver a moler, porque. esto aumenta el costo del proceso y empeora los resultados del enriquecimiento. Esta finura se establece empíricamente en el estudio del enriquecimiento de PI.
grado de aplastamiento
El grado de trituración es la relación de los tamaños de las piezas o granos máximos material de origen al tamaño de la pieza máxima del producto.
El grado de trituración muestra cuántas veces ha disminuido el tamaño de la pieza durante la trituración.
Así, el grado de trituración se calcula por la relación de los tamaños de las aberturas máximas de los tamices a través de los cuales pasan las piezas del material triturado y el producto triturado.
etapas de trituración
Dependiendo del tamaño del material de origen y del producto triturado, las etapas de trituración se denominan:
Etapa 1 - trituración gruesa
Etapa 2 - trituración secundaria
Etapa 3 - trituración fina
Dependiendo de la finura requerida del material antes del beneficio, se puede moler en una, dos o incluso tres etapas sucesivas.
Figura 2.
clasificación de la trituradora
trituradoras de mandíbula
Las trituradoras de mandíbula se dividen en dos clases principales: con un movimiento simple y complejo de la mandíbula móvil. Las trituradoras con un simple movimiento de la mandíbula móvil se diferencian entre sí por la forma en que se acoplan y por el mecanismo de accionamiento. Hay trituradoras con suspensión de mandíbula superior, con soporte articulado inferior, con mecanismo de accionamiento por leva, con mecanismo de accionamiento articulado por manivela. En trituradoras con un movimiento complejo de la mandíbula móvil, esta última está articulada sobre un eje de transmisión excéntrico. Un importante movimiento vertical de las mordazas, que determina su efecto abrasivo sobre las piezas de material, conduce a un mayor desgaste de las placas trituradoras. Por lo tanto, las trituradoras con movimientos complejos se utilizan principalmente para materiales poco abrasivos. Ventajas: su simplicidad de diseño, compacidad y bajo peso.
La figura 4 muestra un esquema de una trituradora de mandíbula con un movimiento complejo de la mandíbula SCH. El marco de la trituradora está soldado. Sus paredes laterales están hechas de láminas de acero y están interconectadas por la pared frontal 1 de sección de caja y la viga trasera 2, que es el cuerpo simultáneo del dispositivo de ajuste 7. Una cubierta protectora 3 se fija sobre el orificio receptor. 4 se fija en la parte excéntrica del eje de transmisión 5, en las mejillas inferiores hay una ranura donde se inserta el inserto para detener la placa espaciadora 6. El otro extremo de la placa espaciadora se apoya contra el inserto del dispositivo de ajuste, que consiste en de una corredera 13 y dos tornillos 14. El dispositivo de bloqueo consta de su empuje 8 y un resorte cilíndrico 9. La mejilla móvil tiene un borde oblicuo en el que se instala la placa de revestimiento de trituración 10. La placa de trituración estacionaria 11 descansa debajo en el repisa de la pared frontal del marco 1, y se sujeta a los lados mediante placas de revestimiento 12.
La fertilización juega un papel extremadamente importante en el desarrollo, pero es solo su primera etapa. El cigoto, con su nuevo potencial genético, procede a crear un organismo multicelular. En todos los animales, esto comienza con un proceso llamado división - una serie de divisiones mitóticas, como resultado de lo cual el enorme volumen del citoplasma del óvulo se divide en numerosas células más pequeñas. Estas células formadas durante el período de trituración se denominan blastómeros.
El volumen del embrión no aumenta durante la trituración. En la mayoría de los demás casos de proliferación celular, el crecimiento celular ocurre entre mitosis; la célula casi duplica su volumen y luego se divide. Tal crecimiento conduce a un claro aumento en el volumen celular total mientras se mantiene una relación relativamente constante entre el volumen del núcleo y el volumen del citoplasma. Sin embargo, durante el período de fragmentación del cigoto, el volumen del citoplasma no aumenta: la enorme masa del citoplasma del cigoto se divide en células cada vez más pequeñas. Tal división del citoplasma del huevo, que no va acompañada de crecimiento, se lleva a cabo por la pérdida de un período de crecimiento de interfase entre divisiones.
La escisión es un proceso altamente coordinado bajo control genético. Las características específicas del proceso de escisión en diferentes animales están determinadas por dos parámetros principales: la cantidad y distribución de la yema en el citoplasma y los factores citoplasmáticos que afectan la orientación del huso mitótico.
Las mayores dificultades surgen en el estudio de la escisión en los mamíferos. Los huevos de mamíferos se encuentran entre los más pequeños del reino animal, lo que dificulta el trabajo experimental con ellos. El diámetro de un cigoto humano es, por ejemplo, de solo 100 micrones, y su volumen es menos de una milésima parte del huevo de una rana con garras. Además, en términos del número de cigotos que se pueden obtener de un individuo, los mamíferos son incomparables con erizos de mar o ranas. Por lo general, un mamífero hembra ovula menos de 10 óvulos a la vez. Además, la reproducción fuera del cuerpo de la madre de las condiciones necesarias para la fragmentación normal de los embriones crea dificultades metodológicas adicionales. Sin embargo, hasta la fecha, el proceso de trituración en mamíferos se ha descrito con suficiente detalle.
El ovocito de mamífero, al ser liberado del ovario, ingresa al oviducto. La fertilización ocurre en la ampolla del oviducto, su departamento, ubicado cerca del ovario. En este momento, se completa la meiosis y, después de aproximadamente un día, comienza la primera división.
Localización de las primeras etapas de desarrollo en el tracto genital de la hembra. en/ a1., 1972; según Gilbert S., 1993):
1 - etapa temprana de implantación; 2 - blastocisto; 3 - útero; 4 - mórula; 5 - etapa de dos celdas; 6 - oviducto; 7 - la primera división de trituración; 8 - fertilización; 9 - ovario
Las divisiones de clivaje en los mamíferos se encuentran entre las más lentas que se encuentran en el reino animal. Cada uno de ellos tiene una duración de 12 a 24 horas. Mientras tanto, el embrión triturado se desplaza por el oviducto hacia el útero. Las primeras divisiones de trituración ocurren durante el movimiento del huevo a lo largo del oviducto (Fig. 17).
La primera característica de la fragmentación de los mamíferos es el ritmo relativamente lento de las divisiones. La segunda diferencia importante es la disposición peculiar de los blastómeros entre sí. La primera división es una división meridional normal, es decir, el plano de división pasa por los polos del cigoto. Sin embargo, durante la segunda división, uno de los dos blastómeros también se divide meridional y el segundo, ecuatorialmente. Este tipo de trituración se llama alterna (Fig. 18).
La tercera diferencia importante en la escisión en los mamíferos es la pronunciada asincronía de la escisión temprana. Los blastómeros en los mamíferos no se dividen todos al mismo tiempo, por lo tanto, en los embriones, no hay un aumento uniforme en el número de blastómeros desde las etapas de 2 células a las de 4 y 8 células; los embriones a menudo contienen un número impar de células.
Dado que los óvulos de los mamíferos son del tipo isolecítico, es decir, contienen una cantidad mínima de yema distribuida uniformemente en el citoplasma, los mamíferos se caracterizan por la llamada escisión completa u holoblástica. Esto significa que los surcos de división recorren todo el huevo. Así, la fragmentación de los mamíferos es asíncrono intercalado completo.
Esquema de fragmentación alterna de mamíferos (Gulyas, 1975; según Gilbert S., 1993)
Otra diferencia importante entre la escisión en los mamíferos y todos los demás tipos de escisión es el fenómeno compactación. Los blastómeros de mamíferos en la etapa de 8 células se encuentran sueltos, quedan grandes espacios entre ellos. Sin embargo, después de la tercera división, el comportamiento de los blastómeros cambia drásticamente. De repente se acercan entre sí, el área de contacto entre ellos aumenta al máximo y forman una bola de células compactas. Este empaquetamiento cerrado se estabiliza mediante uniones estrechas que se forman entre las celdas ubicadas en la superficie de la bola y aíslan las celdas que se encuentran en el interior. Se forman uniones de brecha entre las células dentro de la bola, lo que permite que pequeñas moléculas e iones se muevan de una célula a otra.
Hoy en día, hay mucha evidencia de que la compactación está asociada con fenómenos que ocurren en las superficies celulares de los blastómeros vecinos. Primero, antes de la compactación, cada uno de los ocho blastómeros exhibe cambios de gran alcance en la membrana plasmática, conocidos como polarización. En segundo lugar, las proteínas específicas de la superficie celular están involucradas en el proceso de compactación. Una de esas proteínas es la uvomorulina, una glicoproteína con un peso molecular de 120 000 daltons. Los anticuerpos contra la molécula de uvomorulina provocan la descompactación de la mórula y suprimen la unión de las células entre sí. En tercer lugar, la membrana plasmática durante la compactación también puede cambiar debido a la reorganización del citoesqueleto. En las superficies de las células vecinas, como resultado de la formación de microfilamentos de actina, surgen microvellosidades que unen las células entre sí. Es en las vellosidades donde la uvomorulina funciona como mediador de la adhesión intercelular. El aplanamiento de las superficies de los blastómeros adyacentes en el sitio de contacto puede deberse al acortamiento de las microvellosidades por despolimerización de la actina.
Las principales etapas del desarrollo previo a la implantación de los mamíferos (según Gilbert S., 1993):
Las células del embrión compactado se dividen y forman un grupo de 16 células. morulú(Figura 19). Tal mórula consta de un pequeño número de células internas rodeadas por células externas más numerosas. La mayor parte de la progenie de las células externas se convierte en células. trofoblasto(o trofectodermo). Este grupo de células no forma estructuras embrionarias, sino que se convierte en corion involucrado en la educación placenta. El embrión en sí está formado por los descendientes de las células internas del embrión de 16 células. Estas células forman la masa celular interna (ICM), que da origen al embrión. Las células de la MEC difieren de las células del trofoblasto no solo en apariencia, sino también en el rango de proteínas que sintetizan en esta etapa temprana. En la etapa de 64 células, la masa celular interna y las células del trofoblasto se han desarrollado en capas celulares completamente formadas, ninguna de las cuales suministra células al otro grupo. Así, la aparición de diferencias entre los blastómeros del trofoblasto y la masa celular interna es el primer proceso de diferenciación en el desarrollo de los mamíferos.
I- compactación; II - cavitación, pero- etapa temprana de 8 células; B- embrión compacto de 8 células; en- mórula (sección transversal); GRAMO- blastocisto. 1 - contactos estrechos; 2 - celula interior; 3 - jaula exterior; 4 - contactos de separación; 5 - célula trofoblástica; 6 - masa celular interna; 7 - cavidad de blastocisto.
Numerosos experimentos han demostrado que el destino de una célula depende de su posición espacial en la mórula. Si cualquier blastómero de un embrión de ratón de 4 células se coloca en la superficie exterior de la masa suelta de blastómeros de otro embrión, se desarrollará un tejido trofoblástico a partir de la célula trasplantada.
Si la mayoría de las células del blastocisto dan lugar al trofoblasto, ¿cuántas células forman realmente el embrión? Una forma de responder a esta pregunta es crear ratones alofénicos. Los ratones alofeneicos son el resultado del desarrollo de embriones quiméricos obtenidos por la fusión de dos embriones en las primeras etapas de escisión (generalmente de 4 u 8 células). En dos embriones genéticamente diferentes, se elimina la zona pelúcida y los embriones se ponen en contacto para fusionarse y formar un solo blastocisto. Los blastocistos resultantes se implantan en el útero de la receptora femenina. Los ratones nacidos contienen células que se originaron a partir de ambos embriones. Esto se ve claramente si las cepas de ratones utilizadas difieren en el color del pelaje. Cuando los blastómeros de ratón blanco y negro se agregan, generalmente se desarrolla un ratón con rayas blancas y negras. Sobre la base de un estudio de ratones alofenos nacidos, se concluyó que el número absoluto de blastómeros que forman un embrión puede ser igual a 3 o superar ligeramente este valor.
Inicialmente, la mórula no tiene una cavidad interna. Sin embargo, en el proceso de la llamada cavitación, las células del trofoblasto secretan líquido en la mórula, lo que conduce a la formación de una cavidad de blastocisto. La masa celular interna se encuentra a un lado de la bola hueca formada por células trofoblásticas. Tal estructura se llama blastocisto, y su formación es otro rasgo distintivo de la fragmentación de los mamíferos.
Mientras el embrión se mueve a través del oviducto hacia el útero, el blastocisto aumenta de volumen. En las membranas plasmáticas de las células del trofoectodermo existe una bomba de sodio (Ma+/K+-ATPasa), que transporta iones de sodio a la cavidad central. Esta acumulación de iones de sodio hace que el agua ingrese a la cavidad por ósmosis, lo que resulta en un aumento del tamaño de la cavidad del blastocisto. Durante el período de movimiento del embrión, la membrana transparente evita que el blastocisto se adhiera a las paredes del oviducto. Si una persona tiene tal adherencia, se observa un "embarazo tubárico". Este es un fenómeno extremadamente peligroso, ya que la implantación del embrión en el oviducto puede causar un sangrado potencialmente mortal. Sin embargo, cuando el feto llega al útero, debe liberarse de la membrana transparente para adherirse a la pared del útero.
El blastocisto de ratón se libera de la membrana mediante la lisis de un pequeño orificio en ella, a través del cual se exprime con un aumento de su volumen. La evidencia histológica sugiere que una de las células de la pared trofoblástica forma una excrecencia que entra en contacto con la zona pelúcida. En la membrana plasmática de este crecimiento, se localiza una proteasa similar a la tripsina, la stripsina, que lisa un orificio en la matriz fibrilar de la membrana. Liberado del caparazón, el blastocisto puede entrar en contacto directo con el útero. Aquí, el trofoblasto secretará otra proteasa similar a la tripsina, el activador del plasminógeno. Esta enzima que escinde proteínas es necesaria para descomponer el tejido uterino de modo que el blastocisto pueda hundirse en su pared.
TEMA 5 FUNDAMENTOS FÍSICOS DEL PROCESO DE DESTRUCCIÓN DE ROCAS
1. Métodos para la destrucción de rocas durante la trituración y trituración.
2. Propiedades de las rocas que son importantes durante la destrucción.
3. Etapas de trituración. El grado de aplastamiento.
4. Hipótesis de trituración y molienda.
Los procesos de trituración y molienda se utilizan para llevar el material al tamaño requerido, composición granulométrica o un grado determinado de revelación de minerales, es decir, para obtener granos libres de minerales. En este caso, los pedazos de rocas son destruidos por fuerzas externas. La fractura es el proceso de nucleación y crecimiento de grietas y poros. Ocurre a lo largo de secciones debilitadas con fracturas u otros defectos estructurales. La destrucción se produce después de la transición más allá de la resistencia última de los esfuerzos normales y cortantes que se producen en el material durante sus deformaciones elásticas: compresión, tracción, flexión o cortante. límite de fuerza - valor límite voltaje, por encima del cual la muestra se destruye casi instantáneamente, y por debajo del cual vive indefinidamente.
Los diferentes métodos de trituración y trituración difieren en el tipo de deformación irreversible principal que causó la destrucción. De acuerdo con esto, los métodos de destrucción se dividen en (Fig. 2.1):
1) aplastamiento: ocurre después de la transición de tensiones más allá de la resistencia máxima a la compresión;
2) división: después de la transición de tensiones más allá de la resistencia máxima a la tracción;
3) fractura: después de la transición de tensiones más allá del límite de resistencia a la flexión;
4) cizallamiento: después de la transición de tensiones más allá de la resistencia al cizallamiento;
5) abrasión - después de la transición de tensiones en las capas exteriores de las piezas más allá de la resistencia al corte;
6) impacto: el impacto de las cargas dinámicas en el material, se producen las mismas deformaciones: compresión, tensión, flexión, corte.
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Impacto de abrasión por cizallamiento |
Figura 2.1 - Métodos para la destrucción de materiales
Estos métodos de destrucción son comunes tanto para las operaciones de trituración como de molienda, sin embargo, estos procesos difieren en su propósito tecnológico. En general, se acepta considerar la trituración como un proceso de destrucción, como resultado del cual la mayor parte del producto tiene un tamaño de partícula de más de 5 mm. Al moler se obtiene un producto menor de 5 mm. El tamaño de 5 mm se acepta condicionalmente.
Todas las máquinas utilizadas para la destrucción de pedazos de rocas se dividen según su propósito tecnológico en trituradoras y molinos. Características distintivas este tipo de maquinas son:
Trituradoras: 1) siempre hay un espacio entre los cuerpos de trituración, que está libre para De marcha en vacío y lleno de material en la carrera de trabajo; 2) dan principalmente un producto grumoso con predominio de grandes fracciones.
Molinos - 1) las partes de molienda están en contacto en reposo, y en la de trabajo están separadas por una capa de material; 2) dar un producto en polvo con predominio de fracciones finas.
En varios diseños de máquinas, se pueden usar varios métodos de destrucción a la vez, pero uno de ellos es predominante:
Trituración - en trituradoras de mandíbula, de rodillos y de cono;
División - en trituradoras de engranajes y agujas;
Impacto - en martillos trituradores y desintegradores;
Abrasión - en molinos.
Para los procesos de destrucción, los más importantes son la resistencia (resistencia), triturabilidad, triturabilidad y abrasividad de las rocas. Fuerza: la capacidad de un cuerpo sólido para resistir la destrucción por la acción de fuerzas externas. Se caracteriza por limitar las tensiones que se pueden crear en una parte peligrosa del cuerpo.
Desde el punto de vista de las propiedades físicas y mecánicas de las rocas, lo más ventajoso es destruirlas por estiramiento. Pero por razones de diseño, se utiliza principalmente la trituración. Por lo tanto, para comparar las propiedades de resistencia de las rocas, el esfuerzo de compresión o el coeficiente de resistencia desarrollado por el prof. Protodyakonov M. M. Según la escala de Protodyakonov, todas las razas se dividen en 10 categorías con coeficientes de fuerza de 0,3 para las razas más débiles a 20 para las más duraderas.
La triturabilidad es un parámetro generalizador de muchas propiedades mecánicas de las rocas y expresa la intensidad energética del proceso de trituración.
La molturabilidad se evalúa por la productividad específica del molino de acuerdo con la clase de diseño recién formada.
La abrasividad se evalúa por el desgaste del material de las superficies de trabajo de las máquinas en el proceso de trituración (molienda) durante la fricción.
La evaluación de los resultados de trituración (molienda) se realiza de acuerdo con el grado de trituración (molienda) y la eficiencia de las máquinas. El grado de trituración es la relación entre el tamaño de las piezas del material de origen y el tamaño de las piezas del producto triturado.
yo = D/d, (2.1)
Donde i es el grado de trituración, D, d es el tamaño promedio o máximo de una pieza en la alimentación y producto triturado, respectivamente.
No existen tales máquinas trituradoras que puedan tomar el mineral original y producir producto final. Por lo tanto, se utilizan varios métodos (etapas) de trituración (ver diagrama). Dependiendo del tamaño del material inicial y triturado, se distinguen las siguientes etapas de trituración y molienda, cuyos indicadores se dan en la tabla. 2.1.
Tabla 2.1 - Etapas de trituración y molienda
Al triturar (moler) en varias etapas sucesivas, el grado total de trituración (moler) se determina como el producto de todos los grados de trituración en etapas separadas:
yo = yo 1 yo 2 yo 3 yo norte. (2.2)
Las trituradoras (molinos) pueden operar en ciclo abierto o cerrado. Con un ciclo abierto, el material pasa a través de la trituradora una vez, con un ciclo cerrado, el producto de gran tamaño de la pantalla regresa continuamente a la trituradora para volver a triturar, formando una carga circulante. En el caso de los molinos, las arenas (producto grande) del hidrociclón o clasificador son retornadas para su remolienda. Los ciclos cerrados proporcionan un mayor grado de trituración (molienda) en comparación con los abiertos.
Si el producto de la trituración son granos libres de un mineral útil, entonces la trituración adicional no tiene sentido, ya que solo conducirá a la remolienda del material. El proceso consume mucha energía, por lo que el prof. G. O. Chechet formuló el principio de NO APLASTAR NADA EXTRA. Durante la destrucción, se superan las fuerzas de adhesión entre las partículas y se forma una nueva superficie. La energía consumida durante la trituración (molienda) se gasta en: 1) deformación elástica de los granos destruidos, es decir, se disipa en el espacio circundante en forma de calor; 2) la formación de una nueva superficie, es decir, se convierte en energía superficial libre de granos triturados. Durante el rectificado, el consumo de energía útil -para la formación de una nueva superficie- es de aproximadamente el 1% de su consumo total.
Deje que el grano se destruya en forma de cubo con tamaño d, que se muestra en la Fig. 2.2.
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Figura 2.2 - Cambio en la superficie total de granos durante la trituración
Entonces la superficie de la partícula será:
Antes de triturar: S 1 = 6 d 2 1 Dado. (2.3)
Después de triturar: S 2 = 6 (d / 2) 2 8 Cubos = 6 días 2 2; (2.4)
S 3 \u003d 6 (d / 3) 2 27 \u003d 6 d 2 3; (2.5)
………………….. ; (2.6)
S norte = 6 re 2 norte. (2.7)
Aquí n es el número de partículas.
Así, con una disminución en el tamaño de las piezas de mineral, se produce un aumento en la superficie total de las partículas.
Para evaluar los materiales en polvo se utiliza el concepto de superficie específica, es decir, la superficie por unidad de peso del material. En este caso:
S yd \u003d 6 d 2 / d 3 δ \u003d 6 / d δ. (2.8)
Denotamos 6 / δ = K. Para partículas pequeñas, K = const.
Al triturar Q unidades de peso de material con un tamaño medio de piezas D, obtenemos el mismo número de unidades de peso de material con un tamaño medio d. Superficie del material antes de triturar:
S 1 yd = K Q / D. (2.9)
Después de triturar:
S 2 yd \u003d K Q / d. (2.10)
La superficie recién formada durante la trituración será:
ΔS \u003d S 2 - S 1 \u003d K Q / d - K Q / D \u003d K (1 / d - 1 / D) Q (2.11)
Existen varias hipótesis para la evaluación energética de los procesos de trituración y molienda. Una de ellas es la hipótesis de Rittinger (1867): El consumo de energía para triturar es proporcional al tamaño de la superficie recién formada. En expresión matemática se ve así:
E \u003d K 0 ΔS \u003d K 0 K (1 / d - 1 / D) P. (2.12)
Aquí E es el consumo de energía, K 0 es el coeficiente de proporcionalidad, en el sentido físico representa el consumo de energía para la formación de una unidad cuadrada de una nueva superficie.
Denotar: Ko K = K1. (2.13)
Entonces E = K1 (1/d – 1/D) P. (2.14)
Multiplicando y dividiendo el lado derecho de la ecuación (2.14) por D, obtenemos
E = K1 (1/d – 1/D) Q D/ D = K1 (D /d – D /D) Q / D = K1 (i – 1) Q / D. (2.15)
Así, según Rittinger, el consumo de energía para triturar una unidad de peso de material es proporcional al grado de trituración i menos uno.
Según la hipótesis de Kirpichev (1874) y Kick (1885), la energía necesaria para triturar y moler un material es proporcional a su peso (o volumen):
E1 = K0 P. (2.16)
De la expresión (2.16) se deduce que la energía gastada no depende del tamaño del material. El coeficiente Ko expresa el consumo de energía por unidad de peso para un determinado grado de molienda. Puede elegir un esquema con el mismo grado de aplastamiento en cada etapa:
yo 1 = yo 2 = yo 3 = …..= yo norte. (2.17)
Entonces, teniendo en cuenta (2.17), el grado total de aplastamiento será:
Donde n es el número de etapas de trituración.
En este caso, las energías de trituración en cada etapa serán iguales entre sí:
Mi 1 \u003d Mi 2 \u003d Mi 3. (2.19)
Teniendo en cuenta las expresiones (2.16) y (2.19), la energía total de trituración sobre todo el esquema será:
E = K0 Q n. (2.20)
Para eliminar el grado en la expresión (2.18), tomamos su logaritmo y expresamos n:
Lg I = n lg i, (2.21)
N = mayor yo / mayor yo (2.22)
Sustituimos la relación (2.22) en la fórmula (2.20) y obtenemos:
E = K0 Q lg I / lg i. (2.23)
Para el mismo material y al mismo grado de trituración en cada etapa, los valores de K0 e i serán constantes, por lo que podemos designar
K2 = K0 / log I, (2.24)
Luego se determina la energía de trituración (molienda) teniendo en cuenta la relación (2.23) como:
E = K2 Q log I, (2.25)
La expresión matemática para el grado de aplastamiento (2.1) se puede representar como
D / d = (1/d) / (1/D). (2.26)
Lg I \u003d lg [ (1 / d) / (1 / D)] \u003d lg (1 / d) - lg (1 / D). (2.27)
Teniendo en cuenta las relaciones (2.25) y (2.27), la expresión para la energía de trituración tendrá la forma:
E = K2 [ log (1 / d) – log (1 / D) ] Q. (2.28)
La fórmula (2.28) es una expresión matemática de la hipótesis de Kick-Kirpichev similar a la expresión de la hipótesis de Rittinger. Según Rittinger, el consumo de energía es proporcional a la superficie, según Kiku-Kirpichev, al volumen. En consecuencia, estas leyes se denominan leyes de superficie y volumen de trituración (molienda). Los datos de los experimentos y la práctica industrial han demostrado que estas leyes son válidas solo en ciertos rangos de tamaño. La hipótesis de Rittinger está en buen acuerdo con la práctica para la molienda fina y la hipótesis de Kick-Kirpichev para la trituración gruesa.
El académico Rebinder (1941) propuso una hipótesis que abarca cualquier caso de destrucción mineral, cuya expresión matemática es:
A = σ∆S + K∆V. (2.29)
Aquí A es el trabajo invertido en la destrucción de un cuerpo sólido, σ es la energía superficial por unidad de superficie sólida (σ es el exceso de energía libre en la capa límite), ΔS es la superficie recién formada durante la destrucción, ΔV es la parte del volumen del cuerpo sometido a deformación, K es trabajo de deformación elástica y plástica por unidad de volumen.
Con trituración gruesa de grandes piezas de mineral, K ΔV >> σ ΔS, ya que el incremento de superficie es insignificante y el trabajo será principalmente proporcional al volumen (hipótesis de Kirpichev):
AK ≈ K ΔV = KK D 3. (2.30)
Durante la destrucción de pequeños trozos de mineral (molienda) σ ΔS >> K ΔV, ya que el incremento de superficie es significativo. En este caso, el trabajo es casi proporcional al tamaño de la superficie recién formada (hipótesis de Rittinger):
AR ≈ σ ∆S = KR D 2. (2.31)
La hipótesis de Rehbinder relaciona el proceso de destrucción con las propiedades físicas y mecánicas de las rocas y los minerales (energía superficial, dureza).
Divida ambas partes de la ecuación (2.29) por ∆S y obtenga:
A / ΔS = σ ΔS / ΔS + K ΔV / ΔS, (2.32)
A / ∆S = σ + K ∆V / ∆S. (2.33)
Denote en la expresión (2.33):
σ + K ∆V / ∆S = H s . (2.34)
Entonces, teniendo en cuenta las relaciones (2.33) y (2.34), obtenemos:
Hs = A / ∆S. (2.35)
El valor de H s debe considerarse como un coeficiente de dureza igual al trabajo de formación de una unidad de una nueva superficie. Al mismo tiempo, la cantidad H s está relacionada con la energía superficial por la relación (2.34). Por lo tanto, cuanto mayor sea la energía superficial de un cuerpo sólido, mayor será su dureza y, en consecuencia, mayor será el trabajo que debe gastarse en la destrucción: la formación de una nueva superficie.
La hipótesis de Rehbinder es adecuada para cualquier rango de tamaño, ya que se reduce a la ley de Rittinger o Kirpichev para ciertos tamaños. Esta hipótesis tiene en cuenta ambos tipos de energía: energía superficial y potencial de deformación en el volumen del cuerpo triturado.
El científico estadounidense Bond (1950) propuso una hipótesis intermedia en relación con las leyes de Rittinger y Kirpichev:
Según la hipótesis de Bond, el trabajo elemental es proporcional al incremento del parámetro, que es la media geométrica entre el volumen y la superficie:
La práctica muestra una cierta relación entre el índice de trabajo según Bond y el coeficiente de resistencia de la roca según Protodyakonov.
Propósito: Estudio de los procesos y métodos de trituración de minerales.
Plan:
1.
Propósito de las operaciones de trituración.
2.
Desglose de leyes.
Palabras clave: trituración, calidad de trituración, minerales blandos, medios, minerales duros, métodos de destrucción, división, fractura, impacto, abrasión, cizallamiento, trituración gruesa, media, fina, grado de trituración, trabajo de trituración, ecuación de Rittinger.
1. Trituración y molienda - los procesos de destrucción de minerales bajo la acción de fuerzas externas a un tamaño dado, la distribución de tamaño de partícula requerida o el grado requerido de revelación de minerales. Durante la trituración y la molienda, no se debe permitir la sobremolienda del material, ya que esto empeora los resultados del procesamiento del mineral (las partículas finas con un tamaño de menos de 20 a 10 micrones se enriquecen de manera insatisfactoria) y aumenta el costo del proceso. División -
.
La productividad laboral de un trabajador durante la trituración manual varía ampliamente. Al triturar roca dura, es de 1,0 a 1,5 por turno. Al triturar piezas individuales en rejillas con orificios de dimensiones 450x360 milímetro un equipo de 10-12 trabajadores puede suministrar a la fábrica hasta 400 T minerales por turno.
Trituración y molienda mecánica
El principal método de trituración es la trituración mecánica, en la que se aplican fuerzas al material debido a la energía del movimiento del cuerpo de trituración. El consumo de energía varía en un rango muy amplio dependiendo de las propiedades del mineral, principalmente del tamaño de trituración. Se vuelve especialmente grande en la molienda fina y ultrafina.
Desintegración en el medio acuático
Un tipo especial de trituración es la desintegración: aflojamiento en forma de rocas débilmente cementadas, principalmente arcillosas. Se lleva a cabo para soltar los granos de minerales que componen la roca, sin triturarlos. Las fuerzas vencidas en el proceso de desintegración son mucho menores que las fuerzas de cohesión molecular y las rocas sólidas. La presencia de pequeñas cantidades de humedad aumenta drásticamente la resistencia de las rocas arcillosas. Cuando la roca está saturada de agua, la unión entre los granos individuales disminuye como resultado del hinchamiento de la arcilla y el debilitamiento de su acción cementante, lo que finalmente conduce al aflojamiento completo de la roca. El grado de plasticidad de la arcilla tiene una gran influencia en la velocidad de destrucción de las rocas, determinando su diferente "lavabilidad".
La desintegración húmeda generalmente se ve reforzada y acelerada por una acción mecánica adicional: frotamiento, impacto, impacto dinámico con una costra de agua, etc.
Los procesos de trituración y molienda pueden ser procesos preparatorios (por ejemplo, en plantas de procesamiento antes del procesamiento de minerales) o tener un significado independiente (plantas de trituración y clasificación, trituración y molienda de carbón antes de la coquización, antes de su combustión en polvo, etc.).
Al triturar un material, es necesario tener en cuenta su resistencia, es decir. la capacidad de resistir la destrucción bajo; influencia externa. Por fuerza, todos los minerales se dividen en cuatro categorías dependiendo de la resistencia a la tracción en > compresión o trituración:
Blando (carbón, esquisto), que tienen una tensión de compresión destructiva< 100 кг/см 2 ;
Dureza media (areniscas, calizas) 100...500 kg/cm 2 ;
Sólido (granito, mármol) 500...1000 kg/cm2;
Muy duro (minerales de metales no ferrosos y raros)> 1000 kg / cm 2.
La fuerza de los minerales depende del tipo de deformación, composición mineralógica, tamaño del cristal, fracturamiento, porosidad, meteorización. Se entiende por método de trituración el tipo de impacto de la fuerza destructiva sobre las piezas de material triturado.
Al triturar y moler, se utilizan los siguientes métodos de destrucción (ver Fig. 10): trituración (a), división (b), fractura (c), corte (d), abrasión (e) e impacto (e). Se elige uno u otro método de destrucción en función de las propiedades físicas y mecánicas, del material triturado y del tamaño de sus piezas.
Figura 10. Formas de destruir piezas de mineral:
a - trituración; b - división; en descanso; g - corte;
d - abrasión; e - golpe
Aplastamiento que ocurre después de la transición del estrés más allá del límite de resistencia a la compresión; utilizado para mineral duro de varios tamaños;
- fisura como consecuencia del acuñamiento (en este caso aparecen tensiones de tracción en el material) y posterior rotura de piezas; utilizado para minerales blandos y quebradizos;
- fractura por flexión y corte; utilizado para materiales de varios tamaños y resistencias;
- abrasión de piezas por la superficie de trabajo deslizante de la máquina, en la que las capas exteriores de la pieza se someten a deformación por cizallamiento y se cortan gradualmente debido a la transición de tangentes;
- estrés más allá de los límites de resistencia: aplicado a minerales blandos y minerales de dureza media;
- El impacto se usa para material de cualquier tamaño, especialmente a menudo para minerales frágiles (bauxita, piedra caliza).
La regla básica "no triture nada superfluo" se lleva a cabo en la práctica mediante la construcción de esquemas de trituración en etapas: no en una operación, sino en varias etapas, repetidamente, reduzca constantemente el tamaño de una pieza. Es imposible triturar piezas de mineral en una sola etapa debido a las características de diseño de las trituradoras, que funcionan de manera efectiva solo en grados limitados de trituración. Por lo tanto, es más racional triturar y moler el material desde la finura inicial hasta el tamaño requerido en varios dispositivos de trituración y trituración que funcionan sucesivamente. En cada uno de estos dispositivos, sólo una parte de proceso general, trituración o molienda, denominada etapa de trituración o molienda.
grado de aplastamiento (o molienda) muestra el grado de reducción de finura en el proceso de destrucción de material grumoso. Se caracteriza por la relación de los tamaños de las piezas máximas en el material triturado y triturado, o, más precisamente, la relación de los diámetros promedio antes y después de la trituración, calculada teniendo en cuenta las características del tamaño del material,
máx./dmáx.;
i=D cf /d cf,
donde i es el grado de aplastamiento; D max y D cf- respectivamente, las dimensiones máximas y medias del material triturado; d max y d cf son las dimensiones máxima y media del material triturado, respectivamente.
El grado de trituración alcanzado en cada etapa individual se denomina privado. El grado general de aplastamiento se obtiene como producto de potencias parciales
yo total = yo 1 yo 2 ,…,yo norte .
El número de etapas de trituración está determinado por el tamaño inicial y final del material triturado. El número de etapas de trituración en la preparación de minerales para moler suele ser de dos o tres. La trituración de una o cuatro etapas se utiliza en el procesamiento de sales de potasa, en plantas de trituración y cribado de mineral de hierro, cuatro etapas - en grandes plantas de procesamiento magnético con una capacidad de 40 - 60 mil toneladas / día, procesando minerales de magnetita dura de forma de losa.
2.
Cuanto más fuerte y duro sea el mineral, más fuerza se debe aplicar para vencer las fuerzas cohesivas internas de las partículas de mineral y triturarlas en pedazos. Las fuerzas cohesivas entre los cristales son mucho menores que las fuerzas cohesivas dentro de los cristales. Cuando se aplican fuerzas externas, la destrucción ocurre principalmente a lo largo de las secciones debilitadas con varios defectos estructurales (fisuras).
La eficiencia de trituración es muy baja. La mayor parte de la energía se gasta en la fricción entre piezas de material triturado, partes de la máquina y se gasta en forma de calor generado. trabajo útil durante la trituración, se gasta en la formación de nuevas superficies expuestas y es proporcional al tamaño de esta superficie.
Las leyes de trituración (molienda) caracterizan la dependencia del trabajo dedicado a la trituración (molienda) de los resultados de la trituración (molienda), es decir tamaño del producto.
Trabajo PERO(J) gastado en trituración (molienda) es proporcional a la superficie recién formada de las piezas (partículas) del producto triturado
donde - resistencia temporal a la compresión N. m / m 2;
El área de la superficie recién formada, m 2 ;
K R - coeficiente de proporcionalidad, N. m / m 2;
D es el tamaño característico de la pieza, m.
La ecuación es consistente con la hipótesis de Rittinger (1867).
Si durante la destrucción de una pieza de forma cúbica, la energía se gasta principalmente en la deformación del volumen, entonces, en este caso, el trabajo realizado es directamente proporcional al cambio en su volumen inicial y está determinado por la fórmula - Kika
A \u003d \u003d K k D 3,
donde: K y K k - coeficientes de proporcionalidad, N. m / m 3;
V es el volumen deformado, m3;
PENSILVANIA. Rehbinder (1941) combinó ambas hipótesis y en este caso trabajo completo aplastante
A \u003d K R D 2 + K k D 3.
Según la hipótesis de Bond (1950), el trabajo total de trituración es proporcional a la media geométrica entre el volumen y la superficie de la pieza:
UNA = K segundo = K segundo re 2.5
Todas las fórmulas difieren en los coeficientes de proporcionalidad y los exponentes del diámetro de la pieza triturada. De acuerdo con la hipótesis generalizadora, el trabajo de trituración se puede representar como
donde, K es el coeficiente de proporcionalidad en vista general; metro = 2 3.
Cuando el grado de trituración es grande (trituración fina, trituración), se puede despreciar el trabajo de deformación del volumen, y en este caso se aplica la ley de Rittinger. Cuando el grado de aplastamiento es pequeño (aplastamiento grueso), el trabajo de formación de nuevas superficies puede despreciarse, y entonces la ley de Kirpichev-Kick es adecuada. Fórmula P.A. Rebinder tiene un significado universal. La ley de Bond ocupa una posición intermedia.
Debido a la extrema diversidad propiedades físicas rocas, así como con la necesidad de triturar la materia prima y obtener productos de diversos tamaños, se han creado una gran cantidad de diseños de trituradoras. En la actualidad, se esfuerzan por construir no trituradoras universales, sino especializadas, que permitan lograr los mejores resultados. PAGS cada operación individual.
Las máquinas trituradoras deben cumplir con los siguientes requisitos:
El diseño y las dimensiones de la máquina deben corresponder al tamaño de las piezas y las propiedades del material que se procesa, el propósito de esta operación y la productividad especificada.
La descarga de material triturado debe realizarse de forma continua. La descarga periódica reduce la eficiencia de la trituración.
La trituración debe llevarse a cabo de manera uniforme y con un mínimo de formación de polvo. El grado de trituración debe regularse de manera bastante simple.
El consumo de energía debe ser lo más bajo posible.
El mantenimiento debe ser simple y seguro, y el cambio de piezas de desgaste debe ser fácil.
Las partes más valiosas de la trituradora deben protegerse contra roturas mediante dispositivos de seguridad económicos.
Los fundamentos de la teoría de las máquinas trituradoras fueron creados por el prof. L. Bevenson y Z. B. Kantorovich. El trabajo de muchos otros científicos e ingenieros soviéticos se dedicó al estudio de las condiciones operativas de las máquinas trituradoras individuales, lo que condujo a la identificación de las condiciones operativas óptimas para las máquinas trituradoras y trituradoras y la creación de nuevos diseños.
Conclusiones:
División - este es el proceso de reducir el tamaño de las piezas de mineral destruyéndolas bajo la acción de fuerzas externas que superan las fuerzas de cohesión interna de los cristales sólidos. Convencionalmente, se cree que durante la trituración se obtienen productos con un tamaño de partícula de hasta 5 mm. Para la trituración se utilizan trituradoras de varios diseños. La trituración se lleva a cabo tanto en seco (básico) como en húmedo (para minerales arcillosos).
A veces, la trituración de minerales se realiza manualmente. . Sin embargo, esta es una operación laboriosa y costosa, y por lo tanto sólo es recomendable en algunos casos especiales, a saber:
a) si hay un pequeño número de piezas grandes separadas en el mineral extraído, cuyo tamaño excede la apertura de carga de las máquinas trituradoras;
b) durante la recolección manual de minerales - para separar los intercrecimientos. En el primer caso, la trituración se realiza con mayor frecuencia en rejillas que cubren los silos.
Al triturar y triturar, se utilizan los siguientes métodos de destrucción: trituración, división, rotura, corte, abrasión e impacto. Se elige uno u otro método de destrucción en función de las propiedades físicas y mecánicas, del material triturado y del tamaño de sus piezas.
Dependiendo del tamaño del material triturado y del producto triturado, se distinguen las siguientes etapas de trituración:
Trituración gruesa (de 1100...300 a 350...100 mm);
Trituración media (de 350...100 a 100...40 mm);
Trituración fina (de 100...40 a 30...5 mm).
El proceso de trituración es muy complejo y depende de muchos factores, entre los que se incluyen: la resistencia y viscosidad del mineral, la humedad, la forma y el tamaño de las piezas, etc.
Preguntas de prueba:
1.
¿Qué es aplastar?
2.
¿Cuáles son los métodos de destrucción durante la trituración?
3.
¿Cómo difieren los procesos de destrucción entre sí?
4.
¿Qué es la trituración manual y en qué casos se realiza?
5.
¿Qué significa el grado de aplastamiento, cómo se determina?
6. ¿Qué caracterizan las leyes del aplastamiento?
7. ¿Cuál es la diferencia entre las fórmulas de Rittinger y Kirpichev-Kik?
8. ¿Cuáles son los requisitos para las máquinas trituradoras al prepararlas para su funcionamiento?
Temas del seminario:
La trituración como proceso integral de preparación para el enriquecimiento.
procesos de trituración. Características generales.
Trituración manual y mecanizada.
Desglose de leyes.
Tarea:
grado de aplastamiento
El grado de trituración es la relación entre el tamaño de las piezas o granos máximos del material de origen y el tamaño de la pieza máxima del producto.
El grado de trituración muestra cuántas veces ha disminuido el tamaño de la pieza durante la trituración.
Así, el grado de trituración se calcula por la relación de los tamaños de las aberturas máximas de los tamices a través de los cuales pasan las piezas del material triturado y el producto triturado.
etapas de trituración
Dependiendo del tamaño del material de origen y del producto triturado, las etapas de trituración se denominan:
- Etapa 1 - trituración gruesa
- Etapa 2 - trituración secundaria
- Etapa 3 - trituración fina
Dependiendo de la finura requerida del material antes del beneficio, se puede moler en una, dos o incluso tres etapas sucesivas.
Figura 7.
Principales datos técnicos de la trituradora de trituración fina pequeña KMD-1750T
Diámetro de la base del cono de trituración, mm1750
Resistencia a la tracción del material triturado comprimido, MPa, no más de 0,300
Ancho de la ranura de recepción en el lado abierto (en la fase de apertura del perfil), mm80
El tamaño más grande de piezas de comida, mm70
Rango de ajuste del ancho de la ranura de descarga en la fase de acercamiento de los perfiles, mm5--15
La diferencia en el ancho del espacio de descarga en cuatro puntos (en la fase de acercamiento de los perfiles), mm, no más de 4
Factor de aspereza del producto triturado (en el espacio mínimo de descarga), no más de 3,8
Productividad en material con una resistencia a la compresión de 100--150 MPa y contenido de humedad de hasta 4% en un ciclo abierto (con un solo paso del material a través de la trituradora), m3 / h, no menos de 85--110
Fuerza de presión del recipiente por resortes, kN (tf) 2500(250)
Frecuencia de oscilación del cono triturador, carrera/min260
Conducir motor:
potencia, kW160
velocidad de rotación, rpm740
Peso de la trituradora con distribución de lubricación (sin equipo eléctrico, unidad de lubricación, placas de cimentación, accesorios, dispositivos especiales), kg50200
Masa de las unidades de montaje más pesadas de la trituradora, kg:
marco completo con anillo de soporte y resortes 22100
cono triturador 8700
anillo de ajuste con tapa 10 000
eje de transmisión 1770
trituradora completa sin eje de transmisión y alimentador 47200
La trituradora (Fig. 14.1) tritura materiales entre un cono de trituración exterior fijo y un cono de trituración interior giratorio (que oscila con respecto a un punto fijo con una amplitud constante).
La trituradora consta de las siguientes unidades:
marco 8, anillo de soporte 3, anillo de control 2 con cono de trituración fijo y columnas 23, cono de trituración móvil 4, accionamiento. El lecho 8 es una fundición de acero de forma cilíndrica con dos boquillas situadas en la pared lateral y en la parte inferior. La brida inferior del marco está atornillada a la base, y en la brida superior hay un anillo de soporte 3, que se presiona contra el marco mediante pernos con resortes amortiguadores.
El cono fijo está protegido contra el desgaste por la armadura 19, fijado en el cono por los soportes 22. En la parte superior, la trituradora está cerrada por una carcasa 24, sobre la cual está instalado un embudo receptor 25, desde donde caen los materiales a triturar. en una placa de distribución / dispositivo de carga. Se presiona un casquillo de bronce (bimetálico) 9 en el tubo de rama inferior del marco, dentro del cual se monta un eje excéntrico 10 con una rueda cónica 7
En el orificio excéntrico del eje, se instala un casquillo cónico de bronce 11, que incluye el eje 13 del cono triturador móvil. El eje excéntrico 10 descansa sobre el cojinete de empuje 12, que consta de un conjunto de discos de bronce y acero. El cono de trituración móvil está revestido con una armadura 20. La estanqueidad de la armadura 19 y 20 a la superficie de los conos móvil y fijo se proporciona mediante un relleno de zinc o plástico 21. La parte inferior del cono móvil descansa sobre un cojinete de empuje esférico 6 montado en el material del recipiente de soporte 17, se construye un sello de agua 18 en el espacio entre el cono móvil y el recipiente de soporte, en cuyo baño circula agua o aceite usado. El cono triturador es impulsado desde el motor eléctrico a través del eje 16, montado sobre bujes de bronce en la carcasa 15; un engranaje cónico 14 está montado en el eje 16, girando la rueda 7. La lubricación y el enfriamiento de los cojinetes del eje de transmisión, el conjunto excéntrico, el cojinete de empuje esférico y la transmisión de engranajes se llevan a cabo desde un sistema de lubricación circulante centralizado con lubricante líquido.
Para controlar el funcionamiento del sistema de lubricación, se instala un indicador de consumo de aceite, termómetros y manómetros.
El tamaño del espacio entre la armadura de los conos trituradores se cambia girando el anillo regulador 2 a lo largo de la rosca en relación con el anillo de soporte.
Cuando los objetos no triturables ingresan a la trituradora, bajo la acción de fuerzas que son mucho más altas de lo normal, los resortes amortiguadores 5 se comprimen, el cono fijo, junto con el anillo de soporte, se eleva y el objeto no triturable lo atraviesa. la trituradora.
clasificación reparación trituradora trituradora desintegrador