Дробилка

Дробилка — это машина для механического разрушения твёрдых материалов с целью получения кусков или зёрен заданного размера и формы. Дробилки применяются в горнодобывающей, строительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве и переработке отходов. Основное отличие дробилок от мельниц заключается в том, что в дробилках материал разрушается преимущественно за счёт сжатия, удара или истирания, а в мельницах — за счёт раздавливания и истирания в барабанах с мелющими телами.

История

Первые примитивные дробилки появились в глубокой древности — это были ручные ступы и жернова для измельчения зерна и руды. В Средние века в Европе начали использовать водяные колёса для привода толчейных станов, которые дробили руду перед плавкой. В XIX веке, с развитием промышленной революции, возникла потребность в более производительных и надёжных машинах. В 1858 году американец Эли Уитни Блейк запатентовал щёковую дробилку, которая стала прототипом современных машин этого типа. В 1870-х годах появились конусные дробилки, а в начале XX века — роторные и молотковые. В СССР и России разработка дробилок велась в рамках горно-металлургического комплекса, в частности на Уралмашзаводе (Екатеринбург) и других предприятиях.

Классификация

Дробилки классифицируют по нескольким признакам:

По способу дробления

• Щёковые дробилки — дробление происходит между двумя плитами (щёками), одна из которых неподвижна, а другая совершает качательное движение. Используются для первичного дробления прочных пород (гранит, базальт, известняк).
• Конусные дробилки — материал разрушается между неподвижным внешним конусом и вращающимся внутренним конусом. Применяются для среднего и мелкого дробления.
• Роторные дробилки — дробление осуществляется за счёт удара по материалу билами, закреплёнными на вращающемся роторе. Эффективны для пород средней прочности.
• Молотковые дробилки — материал измельчается ударами молотков, шарнирно подвешенных на роторе. Используются для дробления хрупких материалов (уголь, мел, гипс).
• Валковые дробилки — материал раздавливается между двумя вращающимися навстречу друг другу валками. Применяются для дробления глинистых и влажных материалов.
• Центробежно-ударные дробилки — материал разгоняется центробежной силой и ударяется о неподвижные отбойные плиты. Используются для получения мелкого щебня и песка.

По степени измельчения

• Крупного дробления — размер кусков на входе до 1500 мм, на выходе — 100–300 мм.
• Среднего дробления — вход до 500 мм, выход — 25–100 мм.
• Мелкого дробления — вход до 100 мм, выход — 5–25 мм.
• Тонкого дробления — вход до 50 мм, выход — менее 5 мм.

По конструктивному исполнению

• Стационарные — устанавливаются на фундамент в цехах или на карьерах.
• Мобильные — смонтированы на колёсном или гусеничном шасси, позволяют перемещать дробилку по объекту.
• Передвижные — перевозятся на прицепах или платформах.

Устройство и принцип работы

Основные узлы любой дробилки: приёмное устройство (загрузочный бункер), рабочий орган (щёки, конусы, ротор, валки), привод (электродвигатель, ременная или зубчатая передача), разгрузочное устройство и система управления. В зависимости от типа дробилки рабочий орган может совершать возвратно-качательное, вращательное или ударное движение.

В щёковой дробилке материал загружается сверху в клинообразную камеру между неподвижной и подвижной щеками. Подвижная щека, совершая качание, периодически приближается к неподвижной, раздавливая куски породы. При отходе щеки измельчённый материал высыпается вниз. Ширина выходной щели регулируется для изменения фракции.

В конусной дробилке материал попадает в кольцевое пространство между неподвижным внешним конусом и вращающимся внутренним конусом, который совершает гирационное движение (качание вокруг оси). Куски породы разрушаются при сближении конусов.

В роторной дробилке материал подаётся на вращающийся ротор с билами, которые с силой бросают куски на отбойные плиты. При ударе происходит разрушение. Процесс повторяется несколько раз до достижения нужного размера.

Применение

Дробилки используются в различных отраслях:

• Горнодобывающая промышленность — дробление руд чёрных и цветных металлов, угля, нерудных материалов (известняк, доломит, гранит).
• Строительство — производство щебня, гравия, песка для бетона, асфальта, дорожных работ.
• Металлургия — подготовка шихты для доменных печей (дробление кокса, известняка, руды).
• Химическая промышленность — измельчение сырья для производства удобрений, красителей, пластмасс.
• Переработка отходов — дробление строительного мусора (бетон, кирпич, асфальт), автомобильных шин, бытовых отходов.
• Сельское хозяйство — дробление зерна, комбикормов, костей, жмыха.

Характеристики и параметры

Основные технические характеристики дробилок:

• Производительность — количество материала, перерабатываемого в единицу времени (т/ч, м³/ч).
• Размер загрузочного отверстия — максимальный размер куска, который может быть принят дробилкой.
• Размер выходной щели — регулируемый параметр, определяющий максимальный размер куска на выходе.
• Мощность привода — мощность электродвигателя (кВт).
• Масса — общий вес машины (т).
• Фракция готового продукта — диапазон размеров частиц после дробления.

Примеры дробилок

В России и странах СНГ распространены следующие модели:

• Щёковые дробилки — СМД-108, СМД-109, СМД-110, СМД-111 (производства ОАО «Волгоцеммаш», г. Тольятти; ОАО «Дробмаш», г. Выкса).
• Конусные дробилки — КСД-600, КМД-900, КСД-1200, КМД-1750 (производства ОАО «Уралмашзавод», г. Екатеринбург; ООО «Канмаш ДСО», г. Канаш).
• Роторные дробилки — ДР-4х4, ДР-6х6, ДР-8х8 (производства ОАО «Дробмаш»).
• Молотковые дробилки — М-8-6, М-10-8, М-13-16 (производства ОАО «Волгоцеммаш»).
• Мобильные дробильно-сортировочные комплексы — на базе щёковых и конусных дробилок (например, серии «Мобил» от ООО «Канмаш ДСО»).

Критика и ограничения

Дробилки, как и любое промышленное оборудование, имеют недостатки:

• Высокий уровень шума и вибрации — требует установки на виброизолирующие основания и применения средств индивидуальной защиты.
• Пылеобразование — особенно при дроблении сухих материалов; необходимы системы аспирации и пылеподавления.
• Износ рабочих органов — щёки, конусы, билы, молотки и валки требуют регулярной замены или наплавки износостойкими материалами.
• Энергоёмкость — дробление является энергозатратным процессом, особенно для прочных пород.
• Залипание влажных материалов — в щёковых и конусных дробилках возможно забивание камеры дробления при переработке глинистых или влажных руд.

Интересные факты

• Самая крупная в мире щёковая дробилка (производства компании Metso, Финляндия) имеет массу около 800 тонн и производительность до 10 000 тонн руды в час.
• В России на Уралмашзаводе в 1970-х годах была изготовлена конусная дробилка КМД-3000 массой 450 тонн для дробления медно-никелевых руд.
• Дробилки используются не только для пород, но и для переработки автомобильных шин: специальные шредеры измельчают их в крошку для производства резиновой плитки.
• В археологии найдены каменные «дробилки» эпохи неолита — плоские камни с углублениями, в которых растирали зерно.

Источники

• Справочник по обогащению руд. Под редакцией О. С. Богданова. — М.: Недра, 1982.
• Дробильное оборудование: каталог. — ОАО «Дробмаш», Выкса, 2015.
• ГОСТ 14916-82 «Дробилки. Термины и определения».
• Техническая документация ОАО «Уралмашзавод» (Екатеринбург).
• Материалы сайта «Горная энциклопедия» (горная-энциклопедия.рф).