Процессы измельчения широко распространены в технологиях утилизации твердых отходов, при переработке отвалов вскрышных и попутно извлекаемых пород при добыче полезных ископаемых, утилизации строительных конструкций и изделий, некоторых ви­дов смешанного лома черных и цветных металлов, топливных и металлургических шлаков, отходов углеобогащения, некоторых производственных шламов, отходов пластмасс и резины, древесных отходов, пиритных огарков, фосфогипса и ряда других BMP.

Дробление отходов. Интенсивность и эффективность большин­ства химических, физико-химических и биохимических процессов возрастает с уменьшением размеров кусков (зерен) перерабатывае­мых материалов. Поэтому переработка твердых отходов обычно начинается с уменьшения размеров их кусков. Дробление в сочета­нии с сортировкой имеет важное значение при переработке твер­дых отходов.

Основными технологическими показателями процесса являются степень дробления и энергоемкость.

(6.1)

Степень дробления І определяется отношением размеров кусков до измельчения к размерам кусков раздробленного материала:

І — Anax/^max —

Где Апах и ^шах - диаметр максимального куска материала соот­ветственно до и после дробления; £)ср и Dcp - средневзвешенный диаметр кусков соответственно исходного материала и продукта дробления.

А

(6.2)

В зависимости от размеров кусков отходов различают крупное, среднее и мелкое дробление, характеризующиеся следующими раз­мерами кусков, мм:

Крупное Среднее Мелкое 1200 - 350 350-100 100 - 40 350- 100 100- 40 30-5

Степень дробления в зависимости от стадии составляет 5-10. Удельные затраты электроэнергии (кВт-ч на 1 т перерабатыва­емого материала) определяют энергоемкость дробления Е:

Е = N/Q,

Где N - мощность, потребляемая двигателем дробилки, кВт; Q - Производительность дробилки, т/ч.

Таблица 6.1

Технические характеристики шековых дробилок

Л < "І оо

< T—

^ < Х ^ Т

Т 2 І-Ґ і

Показатели

И - г У. э

Н I О

О

О

О.

Размеры приемного отверстия, мм: ширина длина

Производительность при номинальной ши­рине выходной щели, м'/ч

Наибольший размер куска материала, мм

Номинальная ширина выходной щели, мм

Максимальный диапазон изменения выходной щели, мм

Мощность электродвигателя, кВт

Частота вращения эксцентрикового вала, с'1

Размеры, м: длина ширина высота

400 900 35

250 400 7,8

250 900 22

2100 2500 800

160 250 3,0

1500 2100 600

1200 1500 310

900 1200 180

340 60 +30 -20 45 4,83

210 40 +20 -15 45 4,83

210 40 +20 17 5,0

140 30 ±15 7,5 5,33

1300 180 +70 250 2,33

1700 250 +80 400 2,0

1000 155 +60 160 2,83

750 130 +35 90 3,33

2,5 2,4 2,2 10,85

2.3 2.4 1,9 8,40

0,88 1,07 1,085 1,37

1,33 1,25 1,435 2,56

10,6 8,2 8,0 550,0

6,4 6,8 5,0 115,7

7,5 5,1 5,12 207,6

5,3 6,0 4,0 56,5

Масса без электродвигателя, т___________

Энергоемкость процесса зависит от необходимой степени дроб­ления и физико-механических свойств измельчаемых отходов.

Для измельчения отходов используют раздавливание, раскалы­вание, размалывание, резание, распиливание, истирание и различ­ные комбинации этих способов. В основе классификации оборудо­вания для дробления твердых отходов лежит способ измельчения. Различают следующие виды оборудования для измельчения:

* измельчители раскалывающего и разламывающего дейст­вия - щековые, конусные, зубовалковые и другие дробил­ки;

* измельчители раздавливающего действия - гладковалковые дробилки, ролико-кольцевые, вертикальные, горизонталь­ные и другие мельницы;

* измельчители истирающе-раздавливающего действия - бе­гуны, катково-тарельчатые, шаро-кольцевые, бисерные и другие мельницы;

* измельчители ударного действия - молотковые измельчите­ли, бильные, шахтные мельницы, дезинтеграторы, центро­бежные, барабанные и газоструйные мельницы;

* ударно-истирающие и колющие измельчители - вибрацион­ные, планетарные, виброкавитационные и прочие мельни­цы, реактроны;

* прочие измельчители (пуансоны, пилы и т. д.).

Для дробления большинства видов твердых отходов используют щековые, конусные, валковые и роторные дробилки различных ти­пов. В щековых дробилках измельчение происходит внутри клино­образной камеры, образуемой подвижной и неподвижной щеками (рис. 6.2).

Выгрузка измельченного материала производится в нижней ча­сти дробилки через зазор, образуемый щеками, после того как в результате измельчения размеры кусков станут меньше этого зазо­ра. Технические характеристики щековых дробилок приведены в табл. 6.1.

Для дробления самых различных отходов широко применяются конусные дробилки, в которых измельчение происходит путем сжатия между поверхностями двух конусов, один из которых нахо­дится внутри другого (рис. 6.3).

Измельчаемый материал подвергается в рабочем объеме дро­билки многократному сжатию между этими поверхностями до тех пор, пока в результате измельчения размеры его частиц станут меньше зазора между конусами в нижней части дробилки. Ассор­тимент конусных дробилок чрезвычайно широк, а конструкции разнообразны, что позволяет использовать их для мелкого, средне­го и крупного дробления. Характеристики дробилок приведены в табл. 6.2, 6.3 и 6.4.

Рис. 6.2. Щековая дробилка ЩДП-21х25: 1 - неподвижная щека; 2 - дробящая плита неподвижной щеки; 3 - дробящая плита по­движной щеки; 4 - подвижная щека; 5 - Ось подвижной щеки; 6 - шкив маховика; 7 - шатун; 8 - задняя стенка; 9 - задняя распорная плита

S

Технические характеристики дробилок типа КМД

1 — станина; 2 — нижняя часть корпуса; 3 — верхняя часть корпуса; 4 — сменные плиты корпуса; 5 - траверса; 6 - сменные плиты траверсы; 7 - защитный колпак; 8 — вал; 9 - подвижный конус; 10 - сменные плиты конуса; 11 - эксцентриковый стакан; 12 - коническое колесо; 13 — приводной вал; 14 - клиноременная переда­ча; 15 — центральный патрубок

Таблица 6.2 КМД-1200, КМД-1750, КМД-2200, КМД-3000, Показатели КМД-1200Т, КМД-1750Т, КМД-2200Т, КМД-ЗОООТ, КМД-1200Гр КМД-1750Гр КМД-2200Гр КМД-ЗОООГр Ширина загрузочно­ 45 100 130 200 Го отверстия, мм 50 - 100 120 100 130 140 220 Диапазон регулиро­ 3-13 5-15 5-15 6-20 Вания ширины раз­ 3-12 5-15 5-15 6-20 Грузочного отвер­ 3-15 9-20 10-20 15-25 Стия, мм Размер наибольшего 35 85 100 170 Куска исходного ма­ 40 - 85 100 Териала, мм 80 100 100 180 Производительность 12-55 40- 120 75 - 220 180- 600 На материале сред­ 27 85-110 170- 220 320 - 440 Ней прочности, м /ч 45 95- 130 220 - 260 360-520

Продолжение табл. 6.2 КМД-1200, КМД-1750, КМД-2200, КМД-3000, Показатели КМД-1200Т, КМД-1750Т, КМД-2200Т, КМД-ЗОООТ, КМД-1200Гр КМД-1750Гр КМД-2200Гр КМД-3000Гр Мощность электро­ 75 160 280 _ Двигателя, кВт 75 160 250 500 75 160 250 500 Масса подвижного 3,94 - 18 - Конуса, т Масса дробилки, т 24 47 85 - 22 55 100 250 22 55 100 250 Длина параллельной 200 275 350 - Зоны, мм

В валковых дробилках измельчение происходит между валками цли между валком и камерой дробления. Валковые дробилки могут иметь от одного до четырех валков. Поверхность валка может быть гладкой, рифленой, ребристой и зубчатой. В одной дробилке могут быть валки с различной поверхностью. На степень измельчения влияют размер зазора между измельчающими поверхностями (ва­лок - валок или валок - камера) и тип поверхности валка. На рис. 6.4 показано устройство двухвалковой дробилки, один из вал­ков которой имеет гладкую, а другой - рифленую поверхности.

В табл. 6.5 приведены характеристики некоторых двухвалко­вых дробилок.

В роторных дробилках измельчение происходит за счет удара, производимого с помощью бил, жестко закрепленных на быстро вращающемся роторе. При ударе на дробимый предмет действует как масса бил, так и масса самого ротора. Эти дробилки применя­ются для крупного, среднего и мелкого дробления самых различ­ных отходов: металлолома, шлаков, огнеупорных материалов, сте­кольного и кирпичного боя и других. Роторные дробилки дают большую степень дробления и имеют высокую производительность, удобны в эксплуатации и потребляют меньше энергии, чем другие виды дробилок.

Роторные дробилки могут иметь один или два ротора. Более просты и удобны в эксплуатации однороторные дробилки, которые и получили широкое распространение. Разновидностью роторных измельчителей являются молотковые дробилки, в которых на ма­териал при дроблении действуют молотки, шарнирно закреплен­ные на дисках ротора. Масса молотков составляет 5-120 кг. Мо­лотковые дробилки применяются при среднем и мелком дроблении.

Технические характеристики конусных дробилок типа КСД Таблица 6.3 Показатели КСД - 600Т КСД - бООГр, СМ-561А (КСД - 600В) КСД - 900Гр, СМД-1200 (КСД - 900Б) КСД - 1200Т КСД - 1200Гр (КСД- 1200Б) КСД - 1750Т Ксд- 1750Гр (КСД - 1750Б) КСД-2200Т (КСД- 2200Гр), КСД-2200Б КСД-3000Гр (КСД- 3000Б) Ширина загрузоч­ной щели, мм _ 75 130 - 185(170) 250 250 (350) 600 Ширина разгрузоч­ной щели, мм 5-15 12-35 15-40 10-25 20-25 15-30 25-60 15-30 50-80 Наибольший размер загружаемого куска. 40 60 105(100) 100 150(145) 160 200(215) 250(300) 500(550) Производительность на материале сред­ней прочности, м /ч 5-15 12-40 (19 - 40) 30-70 (30 - 63) 42-95 77-115 (70 - 105) 100-190 170-320 (60 - 300) 180-360 (360- 610) 700- 1100 (850 - 1200) Мощность электро­двигателя, кВт 30 30 (28) 55 75 75 160 160 250 (250) 500 Масса подвижного конуса, т 0,57 0,527 1,19 3,94 3,94 8,2 8,2 18 - Длина параллельной зоны, мм 50 50 70 150 110 - 150 250 - Масса без электро­двигателя, т 5 5 12,5 22 32 55 55 100 (100) 250

Таблица 6.4 Показатели Тип дробилки КРД-500 КРД-700 КРД-900 Ширина загрузочного отверстия, мм 500 700 900 Наибольший размер загружаемых кусков, мм 400 550 750 Номинальная ширина разгрузочной щели, мм 60 75 100 Частота вращения эксцентрикового вала, об/мин 145 135 110 Производительность іши дроблении материала средней прочности, м /ч 200 400 550 Мощность электродвигателя, кВт 210 250 400 Масса дробилки (без электрооборудования и сма­зочной станции), т 92 138 278 Масса подвижного конуса, т - 34 -

Технические характеристики конусных редукционных дробилок

Технические характеристики двухвалковых дробилок

Таблица 6.5 Валковые дробилки Показатели С гладкими валками С риф­леным и глад­ким валками Размер бандажа, мм: диаметр длина 400 250 600 400 800 500 1000 550 1500 600 600 400 Максимальная крупность исходно­го материала, мм 20 30 40 50 75 60 Пределы регулирования выход­ной щели, мм 2-12 2-14 4-16 4-18 4-20 10 - 30 Частота вращения валков, мин'1 200 180 150 100 83 175 Окружная скорость валков, м/с 4,2 5,6 6,2 5,2 6,5 5,5 Мощность электродвигателей, кВт 2x4,5 2x7,5 28 40 55 20 Производительность, м3/ч, не ме­нее, при выходной щели: минимальной максимальной 2,7 16,2 4,3 30,2 10,8 43,0 11,9 53,5 13,0 65,0 18 54 Масса, г 2,2 3,4 12,5 15,9 32,4 3,33

Рис. 6.4. Двухвалковая дробилка с рифленым и гладким валками: 1 ~ рама; 2 - шкив; 3 - рифленый валок; 4 - гладкий валок; 5 - амортизаци­онные пружины; 6, 8 - кожухи; 7 - подшипник

На рис. 6.5 показано устройство молотковой однороторной дро­билки модели СМД-135, предназначенной для измельчения вьюно - образной алюминиевой стружки.

Дробилка СМД-135 состоит из станины 1, на которой смонти­рован корпус 2 с колосниковыми решетками 8 и 9. Вьюнообразная стружка поступает в приемный короб 6, откуда она попадает под удары быстро вращающегося ротора 3, имеющего билы 5, сидящие на осях 4. Отбойные плиты на внутренней поверхности корпуса имеют выступы 7, способствующие равномерной подаче стружки на ротор.

Рис. 6.5. Однороторная молотковая стружкодробилка СМД-135

В табл. 6.6 приведены характеристики некоторых роторных дробилок крупного дробления. Помимо этих дробилок промышлен­ность выпускает однороторные дробилки среднего и мелкого дроб­ления, которые работают при более высоких окружных скоростях ротора и имеют меньшие размеры выходных щелей. Окружная скорость бил ротора таких дробилок устанавливается в зависимо­сти от свойств материала и требуемой степени измельчения и мо­жет составлять 20; 24; 28,8; 34,3; 41,5 и 50 м/с. Характеристики дробилок среднего и мелкого дробления приведены в табл. 6.7.

Таблица 6.6 Технические характеристики однороторных молотковых дробилок Показатели СМД- Смд- СМД- Смд- Смд- Смд- 112 147 135 170Б 97 98Б Размеры ротора, мм: Диаметр 600 800 1250 1300 2000 2000 Длина 400 600 1600 1600 2000 3000 Размер наибольшего куска за­ 150 250 800 400 600 600 Гружаемого материала, мм Номинальная частота вращения 1250 1000 500 750 600 600 Ротора, мин"1 Мощность электродвигателя, кВт 17 55 250 250 800 1250 Масса дробилки без электродви­ 1.5 3,0 25 11,0 46,0 60,0 Гателя, т Размеры, мм: Длина 1100 1350 3000 2400 4000 4000 Ширина 1100 1400 3100 2800 4200 5500 Высота 1150 1250 5000 1900 3100 3100

Таблица 6.7 Технические характеристики дробилок среднего и мелкого дробления Показатели ДРС 5*5 ДРС 6x6 ДРС 8x8 ДРС 10x10 ДРС 12x12 ДРС 16x16 ДРС 20x20 Производительность, м3/ч 25 35 65 135 200 310 500 Размеры ротора, мм: диаметр длина 500 500 630 630 800 800 1000 1000 1250 1250 1600 1600 2000 2000 Максимальный размер ку­ска загружаемого матери­ала, мм 150 190 240 300 375 480 600 Установленная мощность, кВт 30 40 75 125 200 320 400 Масса дробилки, т 2,2 3,5 6,5 10 18 30 50

Рабочим инструментом ножевых дробилок являются ножи, ус­тановленные на вращающемся роторе и на неподвижном статоре. Возможна также установка ножей на двух вращающихся в разные стороны роторах. Роторные ножевые дробилки используют для из­мельчения тонкостенных отходов из вязких материалов.

На скорость и качество измельчения отходов в ножевых дро­билках влияют конструкция ротора, состояние ножей, вид измель­чаемого материала, мощность привода и способ загрузки отходов.

Ротор в ножевой дробилке может быть расположен горизон­тально, вертикально или наклонно. Измельчение в ножевой дро­билке происходит в пространстве между подвижными и неподвиж­ными ножами, зазор между которыми может составлять 0,1 - 0,4 мм. Количество ножей на роторе изменяется от 3 до 15, окруж­ная скорость ножей 10-15 м/с. Размер загрузочного отверстия за­висит от вида измельчаемых отходов. Для измельчения кабельного лома, различных профилей из пластмасс используют ножевые дро­билки с "узким" входом, а для измельчения крупногабаритных от­ходов, таких как пластмассовый бампер автомобиля, полые метал­лические изделия, применяют дробилки с большим загрузочным отверстием.

Размеры измельченного продукта зависят от размера ячеек просеивающего сита или решетки. Мощность привода ножевой дро­билки 1-160 кВт. Особенно широко ножевые дробилки применя­ются для измельчения отходов пластмасс (см. 11.2).

Для разделки очень крупных агломератов отходов применяют копровые механизмы, механические ножницы, дисковые пилы, ленточно-пильные станки и некоторые другие механизмы и при­емы (например, взрыв). Представляют интерес мобильные дро - бильно-сортировочные установки для измельчения сравнительно небольших количеств отходов непосредственно на месте их образо­вания. Такие установки могут, например, использоваться для дробления и классификации строительных отходов, образующихся при сносе зданий. При выборе измельчителя необходимо учиты­вать ряд факторов, главными из которых являются вид и характер отходов, их размеры и количество, необходимая степень измельче­ния, конечный размер дробленого материала, особые свойства из­мельчаемых отходов.

При необходимости получения из кусковых отходов мелкодис­персных фракций крупностью < 5 мм используют помол. Степень измельчения при помоле достигает 100 и более. Наиболее распро­страненными агрегатами для грубого и тонкого помола, используе­мыми при переработке твердых отходов, являются стержневые, шаровые и ножевые мельницы, хотя в отдельных случаях приме­няют и другие механизмы — дезинтеграторы, дисковые и кольце­вые мельницы, бегуны, пневмопушки.

Барабанные стержневые и шаровые мельницы (табл. 6.8) ши­роко используют как для сухого, так и для мокрого помола. Тип и размеры этих мельниц характеризуют устройством для эвакуации продукта (разгрузка через решетку или сито либо центральная разгрузка через полую цапфу), внутренним диаметром барабана без футеровки D и рабочей длиной L. Различают короткие (L < D) И длинные (L > D) мельницы. Стержневые мельницы обычно при­меняют для грубого измельчения отходов. По сравнению с шаро­выми мельницами они обеспечивают более равномерный по круп­ности продукт. Шаровые мельницы с центральной разгрузкой при­меняют для тонкого и особо тонкого измельчения.

Мелющими телами в стержневых и шаровых мельницах явля­ются соответственно стальные стержни диаметром 25 - 100 мм и длиной 1,2 — 1,6 диаметра мельницы и стальные или чугунные ша­ры диаметром 30 - 125 мм.

Для приближенной оценки необходимого диаметра мелющих тел Dm (мм) можно использовать выражение:

Dm = 6 уПЦі lgDK, (6.3)

Где DH - максимальный диаметр подлежащих измельчению кусков, мм; DK - размер зерен продукта измельчения, мкм.

Степень заполнения барабана мельницы мелющими телами вы­ражают коэффициентом заполнения:

<Рш =УШ/У= 4(7Ш/Ym(7ID2L), (6.4)

Где V и Vm - соответственно общий и занятый мелющими телами объемы барабана мельницы, м ; Сщ масса загрузки мелющих тел, т; уш - масса мелющих тел в единице объема, т/м3 (для при­ближенных расчетов принимают уш = 4,6-4,8 для шаров и 6,6 для стержней); D — внутренний диаметр барабана мельницы, м; L — Длина барабана мельницы, м.

Значение <рш для шаровых мельниц находится в пределах 45 - 48%, но может быть и значительно меньше; для стержневых мель­ниц оно составляет ^35%. На практике эту величину оценивают по формуле:

<рш = 50 - 127(2/ - D)/2D, (6.5)

Где / - расстояние от вершины барабана диаметром D до поверхно­сти мелющих тел.

Массу загрузки мелющих тел <7Ш определяют по формуле:

Л D2

Gm = —L <рш уш. (6.6)

Критическое ЧИСЛО оборотов В минуту Пкр, при котором мелю­щие тела начинают вращаться вместе с барабаном мельницы диа­метром D (м), оценивают по формуле:

Пк р = 42,3/*Л5. (6.7)

(6.8)

Отношение рабочей частоты вращения п к критической назы­вают относительной частотой вращения и выражают в процентах или долях единицы:

V = я/Я|ф.

Техническая характеристика шаровых и стержневых Показатели СМ-432 СМ-433 СМ-434 (МШЦ - 9-18) СМ-435 (МСЦ - 9-18) СМ-601 (МШЦ - 15-31) СМ-602 (МСЦ - 15-31) СМ-603 (МШЦ - 15-16,4) СМ-604 Размеры Барабана, М: Диаметр длина 0,9 1,8 0,9 1.8 0,9 1.8 0,9 1,8 1,5 3,1 1,5 3,1 1,5 1,64 1.5 1,64 Частота Вращения Барабана, 0,71 0,55 0,71 0,55 0,5 0,42 0,5 0,5 Произво­дитель­ность, т/ч 1,5 1,7 2 2,4 13,3 16 6 5,6 Мощность электро­двигателя, кВт 20 20 20 20 100 100 50 55 Масса мельни­цы, т 4 4,8 4,34 4,66 18,66 18,66 12,7 12,37

Примечания: 1. Мельницы СМ-432 и СМ-604 предназначены для сухого и тонкого, тонкого помола.

2. Обозначение мельниц: МШЦ - мельница шаровая с центральной

3. Мельницы СМ-432, СМ-604 - шаровые, а мельница CM-433 -

В практике измельчения V обычно составляет 0,72 - 0,85. Производительность мельниц Q (т/ч) оценивают по количеству перерабатываемого в единицу времени материала:

Q = <7iV/03k-/S„cx) (6.9)

И по содержанию в измельченном продукте вновь образованного класса Q\

Qi = Q(Pk - Aicx)/100, (6.10)

Где <7i - удельная производительность по вновь образованному рас­четному классу, т/(м -ч); /Зк, /Зисх - выход данного класса соответ­ственно в измельченном продукте и в исходном материале, %.

О

Удельная производительность Q [т/ (м • ч) ] по перерабатывае­мому материалу составляет:

Q = Q/V. (6.11)

Таблица 6.8 Мельниц с центральной разгрузкой СЦ-2 (МСЦ- 12-24) ШС-4 (МШЦ- 21-30) СЦ-5 (МСЦ- 21-36) ШЦ-5 (МШЦ- 27-36) Мшц- 32-5 Мшц- 36-40 МШЦ- 36-50 МШЦ- 36-55 МШЦ- 40-50 Мшц- 40-55 1.2 2,1 2,7 2,7 3,2 3,6 3,6 3,6 4,0 4,0 2,4 3,0 3,6 3,6 4,5 4,0 5,0 5,5 5,0 5,5 0,6 0,4 0,25 0,35 0,25 0,3 0,3 0,3 0,29 0,289 6 8-24 70- 160 20-50 200 150 300 180 400 500 40 230 380 380 800 1100 1250 1250 1500 1500 12,8 46 81,2 72 135 150 162 157,2 170 1750 Мельницы СМ-435 и СМ-502 — для мокрого грубого, остальные — для мокрого Разгрузкой; МСЦ - то же, стержневая, стержневая.

Значения <7i могут быть определены по аналогичному выраже­нию:

Ql=Q/V. (6.12)

Одной из разновидностей барабанных мельниц можно считать мельницы самоизмельчения, в которых разрушение материала происходит в результате удара кусков друг о друга при падении, истирании и качении, а также вследствие ударов о детали внут­ренней поверхности барабана. Измельчение в таких мельницах мо­жет быть сухим и мокрым. Поскольку в мельницах самоизмельче­ния мелющие тела отсутствуют, то в них не происходит загрязне­ние измельчаемого материала частицами, образующимися вследст­вие износа мелющих тел. Важную роль при измельчении материа­лов в мельницах самоизмельчения играет конструкция барабана, сочетающего цилиндрические и конические обечайки, внутри кото­рых имеются различные пластины и ребра жесткости, изменяю­щие направление движения кусков материала в нем.

Классификация мельниц самоизмельчения проводится прежде всего по скорости движения кусков материала в барабане. По это­му критерию мельницы подразделяются на тихоходные со скоро­стью менее 20 м/с и высокоскоростные со скоростью кусков выше 100 м/с.

Готовый продукт при первичном измельчении имеет размеры 0,2 - 0,5 мм. Вторичное измельчение позволяет снизить размеры частиц готового продукта до < 0,2 мм.

Применение мельниц самоизмельчения, имеющих большие га­бариты (диаметр и длина барабана достигают соответственно 7 - 10 и 2 - 6 м) и большую производительность (десятки и сотни тонн в час), целесообразно при необходимости переработки боль­ших количеств однородного материала, например строительных от­ходов. Наибольшее применение мельницы самоизмельчения на­шли на горно-обогатительных комбинатах для измельчения метал­лических руд и других полезных ископаемых.

Широкое применение для помола приобрели вибрационные мельницы, в которых так же, как и в шаровых и стержневых, из­мельчение происходит в барабане с помощью подвижных мелющих тел. Однако в отличие от последних рабочая камера вибромельни­цы не вращается вокруг собственной оси, а измельчение в ней про­исходит в результате колебаний, создаваемых вибровозбудителем. При этом мелющие тела соударяются с измельчаемым материалом, загруженным в рабочую камеру. Высокие механические напряже­ния, возникающие в результате соударения в частицах измельчае­мого материала, приводят к их разрушению.

По сравнению с барабанными вибромельницы имеют в 4 - 5 раз более высокую производительность и в 2 — 3 раза меньшие га­бариты.

На процесс измельчения влияют мощность, размеры и масса мелющих тел, природа измельчаемого материала, частота и амп­литуда колебаний рабочей поверхности.

Наряду с помолом вибромельницы могут использоваться для уплотнения и гомогенизации обрабатываемого материала, а также для его поверхностной обработки.

Рабочие поверхности мелющих тел, находящихся в помольной камере вибромельницы, совершают сложные колебательные движе­ния благодаря большому числу степеней свободы камеры.

Конструкции вибромельниц достаточно хорошо проработаны, промышленность выпускает их в широком ассортименте. Класси­фикация вибромельниц проводится по виду движения камеры и по основным конструктивным признакам. Вибромельницы делят на две группы: с неподвижной камерой, в которой имеются подвижные ра­бочие поверхности, и с подвижной, т. е. вибрирующей камерой.

Рис. 6.6. Вибрационная мельница СВМ-320: 1 - блок помольных камер; 2 - вибровозбудитель; 3 — упругая опора; 4 — основание мельницы; 5 - станция смазки; 6 - загрузочное устройство; 7 - разгрузочное уст­ройство; 8 - эластичные соединители; 9 - измельчаемый материал

В промышленности используют мельницы с вибрирующей ка­мерой (рис. 6.6). Вибромельница состоит из камеры с мелющими телами, вибровозбудителя, упругой опоры и основания. Загрузка измельченных материалов в камеру может осуществляться меха­ническими или пневматическими способами.

Вибрационные мельницы могут использоваться как для про­мышленных, так и для лабораторных целей, в соответствии с кото­рыми их мощность может составлять от 10 до 10 Вт. Для про­мышленного применения используют вибромельницы с мощностью 1 - 1000 кВт. Для непрерывного измельчения используют трубные вибромельницы, имеющие камеру в виде трубы, длина которой в несколько раз (как правило, в 6 - 7) превышает ее диаметр. Ана­лиз характеристик отечественных и зарубежных машин показыва­ет, что вибромельницы российского производства превосходят за­рубежные по важнейшим показателям: удельной производительно­сти, мощности, интенсивности рабочего процесса. В табл. 6.9 при­ведены характеристики отечественных вибромельниц промышлен­ного назначения.

Для тонкого измельчения используются бисерные, шаровые, струйные, вибрационные, центробежные, коллоидные мельницы и дезинтеграторы. Бисерные мельницы применяют для непрерывного измельчения материалов в жидкой среде. В качестве мелющих тел используют стеклянный, керамический или стальной бисер — ша­рики диаметром 0,3 - 10 мм. Загрузка мелющих тел достигает 85% объема камеры. Размольный аппарат бисерной мельницы представляет собой камеру с охлаждающей рубашкой, в которой вращается вал с насаженными на него дисками (ротор). Исходный материал в виде суспензии подается в камеру под давлением, где дробится и истирается при соударении с мелющими телами. Объем камеры выпускаемых бисерных мельниц может составлять от 0,15 до 1000 л. Производительность бисерных мельниц достигает 4 м /ч.

Таблица 6.9 Характеристики промышленных вибромельниц Показатели СВМ-2 СВМ-40 CBM-75 CBM-160 CBM-320 CBM-640 Мощность, кВт 2,2 37 75 160 315 630 Суммарный объем по­ 0,1 0,4 0,6 1,0 1,5 3,5 Мольных камер, м Масса (без двигателя и 0,3 1.2 1,8 7 10 20 Мелющих тел), т Производительность по 0,036 0,6 1,2 2,5 5 10,7 Эталону (кварцевой му­ Ке с уд. поверхностью 3000 см2/г), т/ч Удельная производи­ Тельность: Кг/(ч-т) (массы 120 500 660 350 500 500 Мельницы) Кг/ (ч-м3) (объема 3,6 1.5 2,0 2,5 3,3 2,9 Камеры)

Барабанные шаровые мельницы для тонкого измельчения по своей конструкции аналогичны устройствам для крупного дробле­ния. По своей производительности они могут различаться на пять порядков: от нескольких килограммов до нескольких сотен тонн в час. Такие мельницы в зависимости от конструкции могут рабо­тать в непрерывном и периодическом режимах и использоваться для сухого и мокрого помола. Размер частиц исходного материала составляет 1-50 мм, а измельченного продукта 5-40 мкм. Оте­чественная промышленность выпускает для тонкого помола шаро­вые барабанные мельницы модели ШБМ, шаровые мельницы с разгрузкой через решетку МШР и шаровые мельницы с централь­ным сливом МШЦ в большой номенклатуре типоразмеров. Загруз­ка измельчающих стальных шаров диаметром 30 - 125 мм состав­ляет 40-45% объема камеры.

Помол в струйных мельницах осуществляется при соударении частиц материалов, происходящем при турбулентном движении га­зового потока, в котором они диспергированы. Струйные мельницы представляют собой размольную камеру, снабженную загрузочной воронкой с эжектором. Подаваемый в камеру на измельчение про­дукт попадает под мощные струи сжатого воздуха, движущегося со сверхзвуковой скоростью, в результате чего частицы соударяются и истираются друг о друга и о стенки камеры. Камера на выходе снабжена классификатором, в результате чего измельченный до нужного состояния продукт выносится из нее, а остальной "матери­ал продолжает измельчаться. Размер частиц исходного материала - до 250 мкм, а готового продукта 2-3 мкм. Производительность отечественных струйных мельниц - от 0,5 до 1000 кг/ч. За рубе­жом выпускаются струйные мельницы и с более высокой произво­дительностью — до 10 т/ч.

Вибрационные мельницы по конструкции и принципу действия не отличаются от вибрационных дробилок, имеют те же достоинст­ва - высокую производительность, низкую энергоемкость и другие. Объем размольной камеры отечественных вибромельниц марки СВМ может составлять от 0,05 до 700 л, а производительность - до 8 т/ч измельченного продукта.

Дезинтеграторы позволяют измельчать материалы практически любого вида: металлы, органические продукты, пластмассы, резину и др. С их помощью можно производить разволокнение волокни­стых материалов, в т. ч. композиционных. Размер частиц измельча­емого материала может составлять от 2 - 5 до 20 - 50 мм. Измель­чение материалов в дезинтеграторе происходит при очень высоких скоростях рабочего инструмента - до 300 м/с, а производитель­ность дезинтеграторов достигает 80 т/ч. Отечественная промыш­ленность выпускает дезинтеграторные установки, характеристики которых приведены в табл. 6.10.

Для разделения твердых отходов на фракции по размерам ис­пользуют грохочение (рассев) под действием гравитационно-инер­ционных и гравитационно-центробежных сил. Грохочением назы­вается процесс разделения на классы по размерам кусков (зерен) материала при его перемещении на ячеистых поверхностях. В ка­честве последних используют колосниковые решетки, штампован­ные решета, сетки и щелевидные сита, выполненные из металлов и полимерных материалов и характеризующиеся формой и разме­рами ячеек. Грохочение широко применяют при утилизации и пе­реработке подавляющего большинства твердых отходор. В тех слу­чаях, когда грохочение используется для получения той или иной фракции материала в качестве готового продукта, его часто назы­вают сортировкой.

Таблица 6.10 Характеристики дезинтеграторных установок Показатели 99-3 ДЕЗИ-6 ДЕЗИ-15 ДЕЗИ-80 Производительность, т/ч 1.5 3-6 10-20 25 - 80 Установленная мощность, кВт 60 200 - 300 300 - 600 700- 1100 Частота вращения ротора, мин"' 3000 3000 1500 1500 Диаметр ротора, мм 600 До 800 До 1400 До 1400 Габариты, мм, не более: длина ширина высота 1400 1100 1400 3400 1800 2000 3600 2200 2400 3600 2400 2600 Масса, кг, не более 900 8000 12000 13000

Последовательный ряд размеров отверстий сит, применяемых для грохочения, называется шкалой классификации. Отношение размеров отверстий смежных сит называется модулем шкалы. Для сит крупного и среднего грохочения модуль чаще равен 2, при этом шкала классификации равна, например, 50, 25, 12, 6, 3 мм. В ситах мелкого грохочения применяют модуль а 1,41.

При грохочении смесь зерен отходов разделяется на две фрак­ции: надрешетный продукт, состоящий из зерен с размером больше отверстий рассеивающей поверхности, и подрешетный продукт, зерна которого прошли через отверстия. Грохочение осуществляет­ся с помощью грохотов. Разделение материалов на грохоте стано­вится возможным благодаря колебательным движениям ячеистых поверхностей, в результате которых разделяемые материалы встряхиваются и зерна с размером меньше размера отверстия про­ходят сквозь него.

Продукт, прошедший через отверстия данного сита, но остав­шийся на следующем сите шкалы, называют классом крупности или фракцией. В технике применяют два способа обозначения классов: от - до и минус - плюс. Более широкое распространение получил второй способ. Например, класс крупности -40 +20 мм оз­начает, что крупность материала >20, но < 40 мм.

Классификация грохочения проводится по крупности просеива­емого материала и по размеру отверстия просеивающей поверхно­сти (табл. 6.11)

Таблица 6.11 Классификация грохочения Вид грохочения Крупность исходного ма­териала, мм Размер отверстия просеи­вающей поверхности, мм Крупное -1200 100 - 300 Среднее -350 25-60 Мелкое -75 6-25 Тонкое -10 0,5-5 Особо тонкое -1 До 0,05

Грохоты различаются геометрической формой, характером дви­жения просеивающей поверхности, ее расположением относитель­но горизонтальной плоскости и другими признаками. Просеиваю­щая поверхность грохота может быть плоской, цилиндрической и вогнутой. В соответствии с этим бывают грохоты плоские, барабан­ные и дуговые. По расположению просеивающей поверхности от­носительно горизонтальной плоскости грохоты бывают горизон­тальные и наклонные.

По характеру движения просеивающей поверхности грохоты подразделяются на неподвижные, подвижные с круговым движени­ем и подвижные с прямолинейным движением. Все это предопреде­ляет большое разнообразие просеивающих аппаратов.

Для грохочения используют неподвижные колосниковые, вал­ковые, барабанные вращающиеся, дуговые, ударные, плоские кача­ющиеся, гирационные, вибрационные с прямолинейными вибраци­ями (резонансные, самобалансные, с самосинхронизирующимися вибраторами) и с круговыми или эллиптическими вибрациями (инерционные с дебалансным вибратором, самоцентрирующиеся, электровибрационные) грохоты. При грохочении комкующихся ма­териалов некоторые типы этих механизмов снабжают дополнитель­ными устройствами, обеспечивающими эффективное разделение фракций.

Наиболее широко для рассеивания различных зернистых мате­риалов, в том числе и отходов, используют вибрационные грохоты с круговым движением просеивающей поверхности. Такие грохоты характеризуются простотой конструкции и регулировки, надежно­стью в эксплуатации и универсальностью. Вибрационные грохоты изготавливаются в подвесном и опорном исполнениях. Более удоб­ны в работе опорные грохоты.

Виброгрохоты отличаются наличием вибрационного возбудите­ля. В большинстве конструкций используют центробежные (деба - лансные) вибровозбудители с вращающейся неуравновешенной массой (инерционным элементом). Существуют также грохоты с электромагнитным вибровозбудителем, в которых колебания гене­рируются за счет воздействия переменного магнитного поля на ферромагнитные тела. Классификационными признаками вибро­грохотов являются динамические, технологические и конструкци­онные (количество просеивающих поверхностей).

Подавляющее большинство выпускаемых виброгрохотов - это одномассные зарезонансные (при зарезонансном режиме частота вынужденных колебаний превышает частоту собственных колеба­ний грохота) аппараты с дебалансным вибровозбудителем, которые согласно стандарту подразделяются на три типа: JI, С и Т.

Грохоты типа JI (легкие) предназначены для грохочения сыпу­чих материалов с насыпной плотностью до 1,4 т/м ; грохоты типа С (средние) - для грохочения материалов с насыпной плотностью до 1,8 т/м и грохоты типа Т (тяжелые) ~ для грохочения матери­алов с насыпной плотностью до 2,8 т/м.

Технические характеристики инерционных наклонных грохотов приведены в табл. 6.12 и 6.13.

На рис. 6.7 показан легкий инерционный грохот марки ГИЛ43.

Рис. 6.7. Легкий инерционный грохот ГИЛ43: I - короб; 2 - пружинные амортизаторы; 3 - электродвигатель; 4 - рама; 5 - инер­ционный вибровозбудитель

Таблица 6.12 Показатели Грохоты легкого типа Грохоты среднего типа ГИЛ 32 ГИЛ 42 ГИЛ 43 ГИЛ 52 ГИК 52 ГИС 42 ГИС 52 Размеры просеивающей поверхно­сти, мм 1250x2500 1500x3750 1500x3750 1750x4500 1750x3000 1500*3750 1750x4500 Количество сит, шт. 2 2 2 2 2 2 2 Угол наклона короба, град. 10-25 10-25 10-25 10-25 14- 18 10-25 10-25 Частота колебаний короба, мин"1 1150 900; 1000 970 870 900:970 900 900 Амплитуда колебаний (полураз­мах), мм 2,5 3; 3,5 2,5 3; 2,5 3; 3,5 4,5 3,7 Размеры отверстий сит, мм 6; 10; 25; 50 6; 10; 13; 25; 50 13; 25; 50 55; 30 60; 35; 50 40; 12 40; 12 Мощность электродвигателя, кВт 4,0 7,5 7,5 7,5 13 10 15 Масса, кг 1740 3300 4120 3540 3400 3500 3935 Максимальная производитель­ность, т/ч 100 180 200 250 400 70 м3/ч 100 м3/ч

Технические характеристики инерционных наклонных грохотов легкого и среднего типа

Таблица 6.13

Технические характеристики инерционных наклонных грохотов тяжелого типа

Значения характеристик для грохота І іинаде і сл и ГИТ32Н ГИТ41 ГИТ41А ГИТ42Н ГИТ51Б ГИТ51Н ГИТ51А ГИТ52Н ГИТ61СО ГИТ71Н Размеры просеиваю­щей поверхности, м 15,2x2,5 1,5x3 1,5x3 1,5x3 1,75x4,5 1,75x3,5 1,75x3,5 1,75x3,5 2x6 2,5x5 Количество сит, шт. 2 1 1 2 1 1 1 2 1 1 Угол наклона короба, град. 10-30 10-30 Ю-зо 10-30 10-30 Ю-зо 10-30 10-30 15-25 Ю-зо Частоты колебаний короба, мин"1 776; 970 800 970 970 640; 720; 800 640; 720; 800; 970 600; 645; 720 543; 970 1000 520; 650; 730 Амплитуда колеба­ний (полуразмах), мм 3-5 3 3-5 3-5 3-7 3-7 5-7 3-5 4-5 3,9 - 7,6 Размеры отверстий сит, мм 20; 80; 40; 12x12 80; 40; 25x25 8-12 12; 16; 20; 25; 40 8-12 6-80 50- 150 20 - 100 20- 100 50- 120 Мощность электро­двигателя, кВт 10 13 13 13 17 17 22 22 17 30 Масса, кг 5130 5450 5980 5980 6030 6890 8506 7320 1200 15615 Максимальная произ­водительность, т/ч 360 670 120-230 850 50 - 60 1000 300-1000 1000 135 1200 м3/ч

Для сортировки твердых бытовых отходов широко используют­ся барабанные грохоты (рис. 6.8).

	/	4	П
	/
	7П	□	□ І

Характеристики барабанных грохотов для сортировки твердых бытовых отходов приведены ниже:

	ГЦ-01	КМ-201А
Производительность, т/ч	20 - 25	20-25
Эффективность грохочения, %	80-90	80-90
Диаметр барабана, мм. .	2000	2500
Длина просеивающей части, мм. . . .	4370	4000
Диаметр ячеек сита, мм. .	45; 60	45; 60
Угол наклона к горизонту, град. . . .	5	7
Частота вращения сита, мин"' ...................	10 - 15	11 - 13
Мощность электропривода, кВт. . . .	2x7,5	2x15
Наличие очистного устройства.................	Нет	Есть
Масса, т......................................................	14	20
Рабочим элементом любого грохота является просеивающая по-

Верхность. Большое влияние на долговечность просеивающих по­верхностей грохотов оказывает природа материала, из которого они изготовлены. Металлические просеивающие поверхности быст­ро изнашиваются, срок службы металлосеток составляет всего 50 - 100 ч, после чего они подлежат замене.

В последние годы широко используются просеивающие поверх­ности из полимерных материалов. Для крупного грохочения при­меняют просеивающие поверхности из резины, усиленные сталь­ной арматурой, а также резиновые карты и полурезиновые сита.

Рис. 6.8. Самоочищаю­щийся барабанный грохот: I - электропривод; 2 - Приводная опора; 3 - за­щитный кожух; 4 — вра­щающаяся щетка; 5 - Концевая опора

Среднее и мелкое грохочение проводят с помощью резиновых карт, резиновых и полиуретановых матов и полиуретановых арми­рованных панелей. Для этих же целей используют струнные и ре - зинотросовые сита.

Тонкое грохочение осуществляют на поверхностях из полиуре­тана, резины, синтетических тканей (сеток из полимерных моно­нитей). Для тонкого грохочения разработаны специальные вибро­грохоты моделей СНВ и ТНВ с просеивающей поверхностью из полиамидной сетки, грохоты моделей Гр299 и ГП-0,75 с полиуре - тановыми ситами и другие.

Технология измельчения и классификация отходов по крупно­сти может быть организована с использованием либо открытых циклов работы измельчителей, когда перерабатываемый материал проходит через дробилку только один раз, либо замкнутых циклов с грохотом, надрешетный продукт которого возвращают в дробил­ку. Некоторые распространенные варианты схем измельчения и классификации твердых отходов представлены на рис. 6.9.

Рис. 6.9. Некоторые схемы дробления и классификации отходов по крупности: А - одностадийная с открытым циклом; б - одностадийная с проверочным грохоче­нием; в - одностадийная с открытым циклом и предварительным грохочением; г - Одностадийная с предварительным и проверочным грохочением

При выделении трех и более классов перерабатываемого мате­риала возможно различное технологическое оформление процесса грохочения (рис. 6.10). Каждая из этих схем имеет свои преиму­щества и недостатки, касающиеся интенсивности износа ячеистых поверхностей, удобства ремонта и наблюдения за их состоянием, эффективности процесса и компактности установки.

Рис. 6.10. Схемы выделения материалов различных классов при грохочении: А - от крупного к мелкому; б - от мелкого к крупному; в - комбинированным Способом

Качество грохочения определяется интенсивностью динамиче­ского режима колебаний грохота, ударной нагрузкой на просеива­ющую поверхность, видом и конструктивными параметрами про­сеивающей поверхности.

Основным показателем грохочения является эффективность процесса Е (%), определяемая отношением количества подрешет - ного продукта к его общему количеству в исходном материале:

Е = 104(а - V)/A (100 - v), (6.13)

Где а и v - содержание нижнего класса соответственно в исход­ном материале и подрешетном продукте, %.

Расчет грохотов достаточно прост и описан в специальной ли­тературе.