Перспективы развития энергосберегаю­щих способов дробления хрупких материалов

Дробильные машины входят в состав шихтовых отделений доменных и сталеплавильных цехов металлургических предприятий. Одним из основных показателей процесса дробления является его энергоэффективность. Она определяется массой дробленого материала при расходовании единицы электроэнергии. Рассмотрены различные способы дробления хрупких материалов и конструкции дробильных машин для их осуществления. Анализ работы дробилок показал, что наиболее энергоэффективными являются дробилки ударного действия. Однако из-за существенного недостатка (выход годного продукта весьма мал) они практически не применяются в  металлургической промышленности, в которой предъявляются высокие требования к фракционному составу готового продукта. В металлургической промышленности широко используются дробилки сжатия с примерно одинаковой удельной энергоемкостью, то есть с  одинаковым расходом энергии на разрушение единичного объема материала равной прочности. Разрушение сжатием – самый энергоемкий из известных способов дробления. В одновалковых дробилках кусок материала подается в зазор между валком и сплошной неподвижной плитой. В процессе работы в разрушаемом материале генерируется сложное напряженное состояние. На кусок дробимого материала действуют сжимающие силы, вызывающие в куске действие нормальных сжимающих напряжений, и внутренний крутящий момент, вызывающий действие касательных напряжений. Этим достигается уменьшение расхода энергии на дробление при прочих равных условиях на  20–30% по сравнению с дробилками, работающими на сжатие. Приведено описание конструкции дробилки, в которой разрушение перерабатываемого материала происходит за счет сил, действующих на дробимый кусок в одной плоскости навстречу друг другу. В этом случае в обрабатываемом куске возникают только касательные напряжения. Применение дробилок, в которых разрушение перерабатываемого материала происходит за счет генерации в куске только касательных напряжений, позволяет уменьшить расход энергии на единицу готовой продукции почти в два раза. Конструирование таких дробилок является перспективным направлением в разработке машин, предназначенных для дробления.

1. Линч А.Дж. Циклы дробления и измельчения. Моделирование, оптимизация, проектирование, управление. М.: Недра, 1981. 343 с.

2. Jack de la Vergne. Hard Rock Miner’s Handbook. Edmonton, Alberta, Canada: Stantec Consulting, 2008. 330 р.

3. Целиков А.И. Машины и агрегаты металлургических заводов. Т. 1. М.: Машиностроение, 1987. 440 с.

4. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки. Конструкция, расчет, особенности эксплуатации. М.: Машиностроение, 1990. 320 с.

5. Telsmith. Jaw-crushers. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://telsmith.com/products/crushing-equipment/jaw-crushers (Дата обращения: 07.09.2020).

6. Pat. 105682804 US. Jaw-crushers. Sandvik intellectual property / Lindstrom Anders. Publ. 15.06.2016.

7. Egbe E.A.P., Olugboji O.A. Design, fabrication and testing of a double roll crusher // International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT). 2016. Vol. 35. Nо. 11. P. 511–515. https://doi.org/10.14445/22315381/IJETT-V35P303

8. Lieberwirth H., Hillmann Ph., Hesse M. Dynamics in double roll crushers // Minerals Engineering. 2017. Vol. 103-104. P. 60–66. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2016.08.009

9. Evertsson M. Output prediction of cone crushers // Minerals Engineering. 1998. Vol. 11. No. 3. P. 215–231. https://doi.org/10.1016/S0892-6875(98)00001-6

10. Johansson M., Quist J., Evertsson M., Hulthen E. Cone crusher performance evaluation using DEM simulations and laboratory experiments for model validation // Minerals Engineering. 2017. Vol.103-104. P.93–101. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2016.09.015

11. Никитин А.Г., Сахаров Д.Ф. Сравнительный анализ энерго­ затрат дробилок, работающих на сжатие // Известия вузов. Черная металлургия. 2011. № 4. С. 56, 57.

12. Масленников В.А. Дробилки, разрушающие материал сжатием// Известия вузов. Горный журнал. 1996. № 10-11. С. 124–138.

13. Zhao L.L., Zang F., Wang Z.B. Multi-object optimization design for differential and grading toothed roll crusher using a genetic algorithm // Journal of China University of Mining and Technology. 2008. Vol. 18. No. 2. P. 316–320. https://doi.org/10.1016/S1006-1266(08)60067-X

14. BEDESCHI – производство тяжелой техники и оборудования [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.bedeschi.com (Дата обращения: 07.09.2020)

15. Лагунова Ю.А. Дробимость хрупких материалов при разрушении их сжатием // Известия вузов. Горный журнал. 1996. № 10-11. С.121–124.

16. Фишман М.А. Дробилки ударного действия. М.: Госгортех­ издат, 1960. 189 с.

17. Никитин А.Г., Епифанцев Ю.А., Медведева К.С., Герике П.Б. Силовой анализ процесса разрушения хрупких материалов водновалковой дробильной машине с упором на валке // Извес­ тия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 4. С. 303–307. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-4-303-307

18. Goulet J. Resistance des materiaux. Bordas, Paris. 1976. 192 р.

19. Пат. 2526738 РФ. Роторное дробильное устройство / НикитинА.Г., Люленков В.И., Мочалов С.П., Матехина А.Н.; заявл. 18.06.2013; опубл. 27.08.2014. Бюл. № 24.

20. Степин П.А. Сопротивление материалов. СПб.: Лань, 2014.320с.