Слой материала, поступающего на грохот, не должен быть тоньше двух размеров наибольших кусков. Этим обеспечивается лучшая сортировка.

Дробление и измельчение — разрушение кусков камня внешними силами, преодолевающими внутренние силы сцепления, связывающие между собой частицы твердого вещества. Условно считается, что при дроблении получаются продукты преимущественно крупные, а при измельчении — мельче 5 мм. Для дробления применяют дробилки, для измельчения — мельницы.

Отношение размера кусков Dщах исходного материала к размеру кусков дробленого или измельченного продукта rfmax называют степенью дробления. Если грохочение материала после дробления не производилось, степень дробления приближенно можно вычислить по формуле i=0,85 BL (В—ширина загрузочного отверстия дробилки, мм; L — ширина ее разгрузочной щели, мм). Величину 0,85 В называют эффективной шириной загрузочного отверстия дробилки.

Принято считать, что максимальные куски камня, поступающего в дробилку, должны быть на 15% меньше ширины загрузочного отверстия, а максимальные куски в дробленом продукте приближенно равны ширине разгрузочной щели.

По механоконструктивным признакам и основному методу дробления, осуществляемому в них, машины бывают:
1) щековые,.в которых материал разрушается между двумя щеками при их приближении. Для этого одну или обе щеки делают качающимися;
2) конусные, дробящие материал в пространстве между подвижным конусом и неподвижной обрамляющей частью машины;
3) ударного действия, дробящие камень, ударами по камню молотков или бил бысТровращакяцегося ротора, а также ударами камня о стенки камеры дробления и о другие куски;
4) валковые, раздавливающие материал валками, которые вращаются навстречу друг другу.

Рис. 3.6. График выхода продукта дробления из дробилок (суммарный остаток на ситах в %):
а — щековая СМ-16Б; б — роторная С-985; щель 75 мм; 2 — щель 100 мм; 3 — щель 110 мм; 4 — щель 120 мм; 5 —щель 140 мм; 6 – щель 160 мм; 7 — щель 80/16 мм, скорость 30 м/сек; 8 — щель 150/36 мм, скорость 30 м/сек

Для щековых и конусных дробилок степень дробления колеблется в пределах 4—8, в машинах ударного действия она не менее чем в 3—4 раза выше степени дробления щековых и конусных. Валковые машины дают степень измельчения материала 3—6.

Гранулометрический состав продуктов дробления для одной и той же дробилки непостоянен и зависит от вида перерабатываемой породы, соотношения кусков в исходном материале, ширины выпускной щели дробилки. Результаты ситового анализа представляют в виде кривых, наглядно отражающих соотношение классов в продукте дроблениями позволяющих определять процентное содержание отдельных фракций при «разных значениях ширины разгрузочной щели (рис. 3.6). Задаваясь шириной выпускной щели щековой дробилки, можно определить примерный состав продуктов дробления или по максимальному размеру этого продукта найти требуемую, ширину выпускной щели дробилки.

Мельницы, используемые для измельчения каменных материалов, бывают шаровые, стержневые и вибрационные. Они представляют собой пустотелые барабаны, закрытые торцовыми крышками, в центре которых имеются полые цапфы, опирающиеся на подшипники. Внутри барабан футерован (облицован) марганцовистой сталью. Барабан вращается вокруг горизонтальной оси. Его заполняют на половину объема дробящими телами; благодаря трению камня об эти тела и удара шарами материал измельчается.

По способу разгрузки измельченного продукта мельницы бывают с центральной разгрузкой и через решетку. У мельниц с центральной разгрузкой полученный продукт удаляется через пустотелую разгрузочную цапфу. Мельницы с разгрузкой через решетку имеют подъемное устройство, принудительно разгружающее продукт. В вибромельницах материал измельчается за счет вибрационного воздействия шаров. Барабан установлен неподвижно и подпружинен. Колебания ему сообщает эксцентриковый механизм.

Ведущей машиной в технологическом процессе КДЗ является дробилка первичного дробления, по которой и рассчитывают мощность завода. При выборе щековой дробилки для первой стадии дробления руководствуются, в первую очередь, размерами наибольших кусков питания. Размер максимального куска должен составлять не более 85% от ширины приемного отверстия дробилки. Дробилка, предварительно выбранная по размеру куска, проверяется по выработке.

Для нормальной работы этих дробилок необходимо, чтобы максимальный кусок камня, подаваемого на дробление, не превышал 0,55—0,80 ширины приёмного отверстия дробилки.

Расходы на дробление составляют 30—60% общей суммы затрат на производство щебня, поэтому нужно в возможно большей степени сократить объем материала, направляемого на дробление, руководствуясь принципом «не дробить ничего лишнего».

В горной массе всегда попадаются куски меньше того размера, до которого идет дро.бленне или измельчение в данной стадии. Такие куски целесообразно выделить из исходного материала на грохотах или классификаторах непосредственно в карьере.

Дробилки и мельницы могут работать в открытом и замкнутом циклах. При открытом цикле материал проходит через дробилку или мельницу 1 раз и в полученном продукте всегда будет некоторое количество кусков крупнее ширины выпускной щели. При замкнутом цикле материал неоднократно проходит через дробилку или мельницу. Дробленый продукт поступает на грохот. для отделения крупных кусков, которые возвращаются в ту же дробилку или мельницу.

Последовательность операций при дроблении называют схемой дробления. Такие схемы поясняются графиком, где, кроме стадий, указывается количество, выход и крупность продуктов дробления, размеры разгрузочных щелей, на которых может работать дробилка.

Для производства кубовидного щебня из абразивных горных пород используют машины-грануляторы. Щебень с повышенным содержанием плоских и игольчатых зерен пропускают через машины, где улучшается их форма. При этом происходит некоторое измельчение щебня, что ведет к уменьшению выхода готового родукта на 15—20%. В качестве гранулятора ВНИИнеруд рекомендует дробилки типа ОЦД-бОс и ОЦД-100 с уменьшением числа оборотов ротора до 200— 400 об/мин. Выход щебня кубовидной формы достигает 80—85%. После грануляции щебень вторично сортируют на грохотах, очищают и направляют на склад.

Рис. 3.7. Однороторная дробилка среднего и мелкого дробления

Повысить выход щебня кубовидной формы можно и с помощью щековых и конусных дробилок, установив автоматический регулятор питания. Опытным путем устанавливают оптимальную величину разгрузочной щели дробилок с учетом получения щебня хорошего качества и максимального его выхода. При этом нельзя допускать чрезмерного изной рифлений дробящих плит.

Схема КДЗ должна предусматривать установку на последней стадии дробления среднеконусных или корОткоконусных дробилок мелкого дробления с большой параллельной зоной дробления. Степень дробления должна быть не более 2,2—3,5.

Высокое содержание лещкдных зерен в щебне резко ухудшает прочностные показатели асфальто- и цементобетонных смесей, приводит к перерасходу вяжущих, ГОСТ 8267—64 ограничивает содержание лещадок 15%. Фактически эта цифра бывает в 1,5—2 раза выше.

Получить кубообразный щебень из малоабразивных пород прочностью до 1500 кгс/см2 можно в роторных дробилках ударного действия, например СМД-75 (рис. 3.7). Обладая большой выработкой (до 150 т/ч), дробилка дает мелкий . щебень 5—20 мм при максимальных кусках загружаемого материала до 300 мм. Камень неабразивных пород можно дробить прочностью до 2000 кгс/см2. Исходный материал подается в загрузочное окно 1 корпуса 2 дробилки. При вращении ротора с жесткоукрепленными билами 8 материал сползает на наклонную плиту навстречу быстровращающемуся ротору и дробится билами. Раздробленный материал через щель между билами и отбойной плитой попадает во вторую, а затем в третью камеры, где дробится, ударяясь о вторую и третью отбойные плиты. Готовый щебень через щель между ротором и третьей отбойной плитой попадает в течку под дробилкой и на разгрузочный транспортер. С целью быстрой регулировки (изменения) зернового состава щебня нижний конец плит_ соединен тягами с механизмами регулирования зазора между плитами и окружностью вращения бил.

Рис. 3.8. Передвижные дробильно-сортировочные установки:
1 — автомобиль-самосвал; 2— пластинчатый питатель; 3— решетка-колосники; 4 — щековая дробилка; 5, 6 -— транспортеры; 7 — конусная дробилка; в —грохот; 9 — течка; 10 — бункеры

Механизмы расположены на задних стенках корпуса дробилки, являются одновременно буферными устройствами. При попадании недробимых предметов буфера амортизируют и плиты отклоняются от ротора в сторону задних стенок корпуса дробилки. Чтобы предотвратить попадание в дробилку крупных недробимых предметов, перед дробилкой следует установить магнитный сепаратор. Выработка дробилки и зерновой состав готового щебня зависят от прочности породы, размера кусков, скорости вращения ротора и от положения, плит относительно ротора. Выработка машин увеличивается при дроблении мелких кусков слабых горных пород и больших зазорах между окружностью вращения бил и плитами. Выходящий из дробилки щебень будет мельче при меньшей прочности камня, большем количестве оборотов ротора и наименьших зазорах: между окружностью вращения бил и плитами. С учетом регулировок число оборотов ротора можно менять: 410, 580, 735, 915 об/мин.

Рис. 3.10. Количественно-качественная схема дробления:
1 — первая стадия дробления, ЩКД-8, щель 215 мм; II — предварительная сортировка, СМ-572; III — вторая стадия дробления, КСД-2200Б, щель 30 мм; IV — сортировка, грохот СМ-653Б; V — третья стадия дробления, КМД-2200-400, щель 10 мм; VI и VII — промывка и сортировка; VIII — обезвоживание, грохот С-388; IX — сгущение, гидроциклон диаметром 750 мм; X — обезвоживание! спиральный классификатор

Для получения щебня 10—20, 20-40 и 40—70 мм на гцековых и конусных дробилках необходимо обеспечить правильный режим работы. Хорошие результаты дает применение на щековых дробилках сменных дробящих плит с различным размером рифлений (зубье|). На увеличение выхода лещадных зерен сильно влияет повышенный износ дробящих плит.

Мобильным оборудованием для разработки карьеров являются передвижные дробильно-сортировочные установки ПДСУ (рис. 3.8) или блочные установки на передвижных тележках.

Комплекты машин-блоков могут дробить изверженные породы прочностью 3300—3500 кгс/см2, осадочные породы прочностью до 1500 кгс/см2.

Рис. 3.9. Количественная схема
дробления: I — колосники; 2 — первичное дробление; 3 и 5 — сортировка; 4 — вторичное дробление

Технологические процессы КДЗ.Для наглядности процессы переработки камня на щебень изображают в виде количественной и количественно- качественной схем дробления. Количественная схема показывает, в каких количествах и последовательности перерабатывается поступившая ца первичное дробление горная масса и проходит через отдельные операций технологического процесса (рис. 3.9). Для ее построения необходимо определить зерновой состав горной массы и продукта, выходящего из дробилки, в зависимости от ширины выпускной щели. Для этого пользуются графиком зернового состава, прилагаемым к паспортам завода-изготовителя. Задаваясь шириной выпускной щели щековой дробилки, можно определить примерный зерновой состав продуктов дробления, а по его максимальному размеру найти требуемую ширину выпускной щели дробилки. По исследованиям ЦНИИ МПС экспериментально установлены зависимости между максимальным размером камня, поступающего на дробление атах, и шириной выпускной щели е.

Основой проекта КДЗ и дополнением к количественной схеме является количественно-качественная схема (рис. 3.10). В ней приведены не только зерновой состав щебня, но и порядок прохождения продуктом всех стадий технологического процесса с указанием машин, участвующих в этом процессе. Иногда ее называют схемой цепей и аппаратов КДЗ (по проф. В. К. Белиловскому).

В процессе дробления горной породы яа каждой стадии получается отход мельче 3 мм. Как правило, при дроблении слабых пород на конусных и щековых дробилках с малыми разгрузочными-щелями образуется много мелочи класса 0—3 мм. Увеличение числа стадий дробления приводит к росту отходов.

Содержание загрязняющих примесей в отходах уменьшается с каждой последующей стадией дробления, что необходимо учесть при решении вопроса об использовании отходов. Наибольшие трудности для использования представляют отходы, полученные после предварительного грохочения перед первой стадией дробления. Эти отходы можно использовать только при соответствующем обогащении. В ряде случаев они бывают настолько загрязнены, что их переработка становится экономически нецелесообразной и их направляют в отвал, если нет потребителей на отходы без обогащения.

Отходы при дроблении первой, второй и третьей стадий чище и могут быть использованы в готовом виде или с дополнительным разделением класса 0—3 мм на два: 1,2—3 и 0—1,2 мм (так называемая мука). Достаточно чистые отходы могут служит заменителем песка, особенно там, где он дефицитен, или могут быть использованы в качестве добавки к песку в размере до 50%, повышая прочность бетона, асфальтобетона и битумоминеральных смесей.