Некоторые проблемы энергосбережения при разрушении минерального сырья в ударно-центробежных дробилках

Abstract

В статье рассматриваются некоторые проблемы измельчения минерального сырья в ударно-центробежных дробилках с вертикальным валом рабочего органа. Рассматриваются гипотезы, связывающие подведенную к дробилке работу с показателем, характеризующим результаты процесса измельчения (гипотезы Кирпичева, Бонда, Ребиндера и др.); предпочтение отдается гипотезе Риттингера, согласно которой вновь образованная поверхность при измельчении руды пропорциональна произведенной работе. Излагается математическая модель разрушения минерального сырья в ударно-центробежных дробилках; в основу модели положена концепция квазихрупкого разрушения Черепанова Г.П.: «… величина необратимой работы, затраченной на образование единицы площади свободной поверхности тела при развитии трещины, является постоянной материала, не зависящей от нагрузок, формы и размеров тела». Для расчета энергоемкости разрушения минерального сырья при деформациях сжатия и сдвига используется теория Кулона – Навье с функцией поврежденности материала. Показано, что наиболее энергосберегающим механизмом разрушения материалов в ударно-центробежных дробилках являются способы и средства, в которых реализуются преимущественно сдвиговые напряжения.

У статті розглянуто деякі проблеми подрібнення мінеральної сировини в ударно-відцентрових дробарках з вертикальним валом робочого органу. Розглянуто гіпотези, що зв’язують підведену до дробарки роботу з показником, що характеризує результати процесу подрібнення (гіпотези Кірпічова, Бонда, Ребіндера та інш.); перевага надається гіпотезі Ріттінгера, згідно якої знову утворена поверхня під час подрібнення руди пропорційна виконаній роботі. Викладено математичну модель руйнування мінеральної сировини в ударно-відцентрових дробарках; в основу моделі покладено концепцію квазікрихкого руйнування Черепанова Г.П.: «…величина незворотної роботи, витраченої на побудову одиниці площі вільної поверхні тіла під час розвитку тріщини, є постійною матеріалу, що не залежить від навантажень, форми та розмірів тіла». Для розрахунку енергоємності руйнування мінеральної сировини під час деформацій стиску та зсуву використовується теорія Кулона – Навьє з функцією пошкодженості матеріалу. Показано, що найбільш енергозберігаючим механізмом руйнування матеріалів в ударно-відцентрових дробарках є способи і засоби, де реалізовано переважно напруги зсуву.

The article focuses on some problems of mineral raw materials breaking in the shockcentrifugal crushers with vertical shaft in the working body, and on hypotheses that link operation of the crusher with the indicator which characterizes results of the breaking process (hypotheses of Kirpichov, Bond, Rehbinder, et al.). The Rittinger’s hypothesis is preferred as according to it a surface newly formed by the ore breaking is proportional to the work made. A mathematical model of the mineral raw materials breaking in the shock-centrifugal crushers is presented; the model is based on the concept of G.P. Cherepanov quasibrittle fracture according to which “… a value of irreversible work applied for forming a unit of free surface area of a body during the crack development is a material constant which does not depend on the load, body shape and size”. The Coulomb - Navier theory with function of damaged material is used for calculating energy intensity of the of mineral raw materials grinding at compression strain and shear strain. It is shown that a the most energy-efficient mechanism of materials breaking in the shock-centrifugal crushers is methods and facilities in which shear stresses are mainly implemented.