TŽBA, LOMASTVÍ A ÚPRAV- NICTVÍ

Transkript

1 VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ STANISLAV ŠASTNÍK TŽBA, LOMASTVÍ A ÚPRAV- NICTVÍ MODUL M02 ÚPRAVNICTVÍ NEROSTNÝCH SUROVIN

2 Tžba, lomaství a úpravnictví Modul M02 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA Stanislav Šastník, Brno (133) -

3 Obsah OBSAH Úvod ZDROBOVÁNÍ Zpsoby zdrobování Teorie zdrobování Vztah Rittingerv Vztah Kickv Vztah Bondv Všeobecný zákon o zdrobovací práci Charakteristika zdrobovacího procesu v praxi Drcení Strojní zaízení pro drcení Seazování zdrobovacích stroj Mletí Teorie mletí Melitelnost Intenzifikace mletí Strojní zaízení pro technologii mletí TÍDNÍ Základní pojmy Základní, faktory ovlivující tídicí proces na sítech Tídící plochy roštových a sítových tídi Tídící systém Strojní zaízení pro tídní Rošty Rotaní tídie Plošné tídie Vodní tídie Vzduchové tídie (typ Raymond) Vtrné tídie (typ Pfeifer) ÚPRAVA PEDDRCENÉ SUROVINY Suchý zpsob úpravy Mokrý zpsob úpravy - praní kamene Strojní zaízení na praní surovin Zahušovae Odkališt PEDBŽNÁ HOMOGENIZACE DRCENÝCH MATERIÁL Úinnost homogenizace a pedhomogenizace Systémy pedbžné homogenizace drcených materiál Systém se zásobníky a dávkovai Systém podélné skládky se spodním odbrem Systém pedbžné homogenizace na skládkách (133) -

4 Tžba, lomaství a úpravnictví Modul M Zpsoby ukládání Podélné skládky s podélným uspoádáním materiál Kruhovit uspoádané skládky Metoda kontihomogenizace Kuželové skládky Zakládání a odbr drceného materiálu na skládkách HOMOGENIZACE MLETÝCH SUROVIN Homogenizace pi suchém zpsobu výroby Mechanická homogenizace práškových surovin Pneumatická homogenizace Homogenizace pi mokrém zpsobu výroby Úinnost homogenizace mletých surovin ROZDRUŽOVÁNÍ Fyzikální zpsoby rozdružování Pebírání a promývání Rozdružování v tžkých suspenzích Rozdružování na sazekách Rozdružování na žlabech Šroubovicové rozdružovae Rozdružování na splavech Rozdružování pneumatické Rozdružování v odstedivém silovém poli Rozdružování magnetické Rozdružování elektrické Zvláštní druhy rozdružování Fyzikáln-chemické zpsoby rozdružování Rozdružování flotaní Chemické zpsoby rozdružování Hrudkování Pražení rud Chemické zpsoby úpravy - loužení Amalgamace a kyanizace BRIKETOVÁNÍ, AGLOMERACE A PELETIZACE NEROSTNÝCH SUROVIN Briketování uhlí Briketování rud Aglomerace rud Peletizace rud ZAHUŠOVÁNÍ, ODVODOVÁNÍ A FILTRACE SUROVIN Zahušování Odvodování Odvodování na sítech Odvodovací zásobníky Odvodování odstedivkami (133) -

5 Obsah 8.3 Filtrace SUŠENÍ SUROVIN Bubnové sušie Rozprašovací sušie Odrazové sušie Sušení pi mletí Sušení ve vtrném tídii Studijní prameny Odkazy na další studijní zdroje a prameny (133) -

6

7 Úpravnictví Úvod Využití dobývaných nerost nebo hornin je velmi rozliné. Vtšina surovin, rud, uhlí a ostatních nerostných surovin se v pírod vyskytuje ve stavu, který vtšinou neodpovídá potebám a požadavkm spotebitel, a proto se musí nejprve upravovat. Pod pojmem úprava nerostných surovin se rozumí souhrn rzných pracovních operací, jimiž se mní fyzikální vlastnosti nerostných surovin a pípadn i chemické složení. Proces úpravnictví byl dlouho pouze souborem praktických zkušeností, který se mnil pro jednotlivé horniny. Protože v posledních letech stále stoupají nároky na jakost prakticky všech nerostných surovin v dsledku všeobecného rozvoje techniky, docházelo již koncem minulého století k postupnému pechodu od praktických dovedností k položení vdeckého základu celého procesu úpravnictví na základ výsledk cílevdomé badatelské práce. Dobývané horniny a nerosty slouží pro nejrznjší úely. Uhlí se využívá jako palivo nebo jako surovina pro výrobu koksu, plynu, pípadn pro chemický prmysl, z rud se vyrábjí kovy a velké množství nerostných surovin se používá v celé ad prmyslových odvtví chemickém, hutnickém, keramickém, ve stavebnictví apod. Nerostné suroviny, ze kterých se získávají kovy, se nazývají rudy, které mohou být bohaté to jsou rudy s takovým obsahem kovu, který se blíží obsahu vyplývajícímu z chemického složení, a rudy chudé, které se vyznaují velmi nízkým obsahem kovu. Obsah kovu v rudách se vyjaduje ve váhových procentech a oznauje jako kovnatost. Nerostné suroviny, z nichž se získávají užitkové horniny nekovové, se nazývají nerudy nap. vápenec, grafit, magnezit apod. Jejich jakost se pevážn vyjaduje obsahem užitené složky. Uhlí a produkty úpravy uhlí se posuzují podle obsahu nespalitelných látek popele. Produkty úpravy se zvýšeným obsahem užitné složky se nazývají koncentráty. Produkty úpravy, tvoené bezcennými složkami upravovaných surovin nazýváme jalové odpady jalovina, u uhlí potom hlušina. Rozhodnutí, zda se má nerostná surovina upravovat i nikoliv, je jednak otázkou technickou, ale i otázkou ekonomickou. Upravené suroviny mají širší použitelnost a vyšší cenu. Z toho vyplývají následující výhody: o snižuje se spoteba zpracovávaných nebo používaných surovin o snižují se náklady na dopravu ke spotebiteli následkem zmenšení objemu nepotebných složek o snižují se náklady pi zpracování jakostnjších surovin o mohou se vyrábt jakostnjší produkty se sníženým obsahem nežádoucích a mnohdy škodlivých pímsí o pi úpravnictví se mnohdy získávají i další složky nebo pímsi obsažené ve zpracovávaných surovinách, jichž by se jinak nemohlo využít. Pracovní pochody uplatující se pi úprav uhlí, rud a ostatních nerostných surovin se dlí na: 1) pípravné - zdrobování (drcení, mletí) a tídní, 2) hlavní - rozdružování nebo flotace, u rud i aglomerace a peletizace, - 7 (133) -

8 Tžba, lomaství a úpravnictví Modul M02 3) doplující - odvodování a sušení, pípadn i tídní nebo drcení nkterých produkt úpravy, 4) pomocné - doprava, skladování, nakládání, vážení, skladování odpadu. Postupy úpravy se komplikují i tím, že nkdy je výhodnjší zdrobovat (hlavn rozemílat) a rozdružovat za mokra, vtšinou se dává pednost suché úprav. - 8 (133) -

9 Úpravnictví 1 ZDROBOVÁNÍ Tento velmi dležitý úpravnický proces má za úkol zdrobovat kompaktní hmoty nebo velké kusy na vtší množství jejich menších ástic. Jeho úkolem je: o vytvoit produkty takové velikosti, jaké jsou potebné z hlediska požadavku na výsledný produkt zdrobování nebo jaké jsou nutné z hlediska dalších pochod úpravnictví, o otevít prorostlá zrna, tj. uvolnit vzájemn prorostlé užitkové a jalové komponenty, o vytvoit produkty s pokud možno velkým mrným povrchem. To vše vyžaduje pekonání vazebných sil na uritých plochách ve vnitní struktue tchto hmot. Tato úprava je závislá na fyzikálních, mineralogických a geotechnických vlastnostech hornin. Odpor rzných hornin proti zdrobování závisí na jejich pevnosti, tvrdosti, kehkosti a dalších vlastnostech. Pevnost rozpojovaných nerostných surovin závisí na jejich struktue a textue, na tom, jdeli o horniny celistvé, krystalické nebo vrstevnaté, na stupni jejich eventuálního zvtrání, na obsahu vody a rovnž i na tom, zda jsou prostoupeny diaklázami nebo jemnými trhlinkami vznikajícími pi dobývání apod. Tyto faktory také.vtšinou rozhodují o tom, která strojn-technologická zaízení je nutno pi zdrobování dané horniny používat. Pokud jsou výsledkem zdrobování hrubší frakce nerostných surovin, mluví se o drcení, dosahuje-li se jemnjších frakcí, jedná se o mletí. Pedl mezi drcením a mletím je velikost pevládajících zrn 1,25 mm. Proces zdrobování se podle SN dlí podle velikosti kus, pípadn ástic na: hrubé drcení zrna pevážn vtší než 125 mm stední drcení zrna pevážn vtší než 25 mm jemné drcení zrna pevážn menší než 25mm mletí zrna pevážn menší než 1,25 mm jemné mletí zrna pevážn menší než 0,08 mm ultrajemné mletí zrna pevážn menší než 0,001 mm Pro každý výrobní postup je nutno zvolit optimální velikost kus, pípadn zrn. Pi nadmrném drcení nebo pemílání vznikají tyto problémy: 1. zvyšuje se opotebení drti a mlýn a snižuje se jejich výkon, 2. zvyšuje se spoteba energie, 3. mže nastat znehodnoceni nkterých upravovaných surovin, 4. zvyšuje se prašnost pi suchém zpsobu a ztžuje se odvodování pi mokrém zpsobu, 5. ztžují se a pípadn i zcela znemožují nkteré rozdružující pípadné následné technologické pochody. - 9 (133) -

10 Tžba, lomaství a úpravnictví Modul M Zpsoby zdrobování Pokud jde o zpsob rozpojováni zrn pi zdrobovacích procesech v píslušných strojních zaízeních, pak záleží na zpsobu namáháni zrna, které se v tchto zaízeních vyvozuje. Zdrobováni lze provádt nkolika zpsoby, a to hlavn drcením, tlakem, štípáním, pelamováním, rozbíjením a rozmlováním. Drcení tlakem probíhá mezi dvma hladkými elistmi. V praxi se tento pípad vyskytuje pi zdrobováni u elisových drti s hladkými elistmi (nap. krátkokuželový drti Symons, válcový drti s hladkými válci apod.). Zajímavý je zpsob, jakým v tomto pípad praská kámen. Jako homogenní materiál vykazuje kámen nejvyšší pevnost, namáhá-li se prostým tlakem. Nejnižší je ovšem pevnost v tahu, která zpravidla iní jen asi 4 až 10% pevnosti v tlaku. Kámen namáhaný prostým klidným tlakem mezi dvma hladkými elistmi se následkem své pružnosti zkracuje ve smru psobení síly. V rovin kolmé na smr síly vzniká proto v kameni namáháni tahem. Protože však.pevnost v tahu je nejnižší, kámen se poruší. Po roztrženi kamene se penese namáháni do okrajových ástí, kde zase vzniká naptí ohybem. To zpsobí porušení kamene po- ínaje od okrajových pásem, zatímco v místech dále namáhaných tlakem nastává další rozpad zrna na velmi drobné ásti. Podobný rozpad zrn lze oekávat jen u materiál zcela homogenních, které se v praxi vyskytuji pomrn zídka Obr. 1 Zpsoby zdrob- ování kamene: a) drcení tlakem b) štípání kamene c) pelamování d) pelamování drcením Štípání kamene. V tomto pípad psobí na kámen síla prostednictvím dvou bit ležících na stejné rovin, ve které psobí síla. Po poátením namáhání tlakem, který dosahuje na úzkých ploškách bit vysokých hodnot, je kámen namáhán tahem. V ideálním pípad musí tedy bity vniknout tak hluboko do kamene, až plocha porušená bity, byla ke zbylé ploše, která má být rozpojena tahem, ve stejném pomru jako pevnost štípaného kamene v tahu k jeho pevnosti v tlaku. Tohoto zpsobu zdrobování se používá zejména pi výrob dlažebních kostek (133) -

11 Úpravnictví Pelamování. Pi tomto zpsobu je zrno podepeno na dvou bitech, mezi nimiž psobí pibližn ve stedu síla prostednictvím dalšího bitu. I tomuto zpsobu se v praxi íká drcení. Vztahuje se však na drtie s rýhovanými elistmi. Rozbíjení kamenných zrn nastává tehdy. jestliže na kámen psobí kinetická energie (úder, ráz) event. v opakované form. Pitom mohou nastat tyto alternativy: a) kinetická energie psobí na nepohybující se zrno (kladivové drtie. kde kámen, na který tlukou kladiva. leží na roštnicích). b) vhodným zaízením se udlí zrnu znaná rychlost a do cesty se postaví pekážka (rýhovaná nebo hladká elist). jako je tomu u pádových nebo metacích drti. c) na pohybující se zrno narazí lišta, která se rychle pohybu1e opaným smrem a odrazí zrno proti pevné pekážce tak, jako je tomu u drti odrazových. Rozmlování se uplatuje u málo kehkých, houževnatých a ne zcela suchých hornin, kdy se z nich získávají velmi jemné podíly. Hornina je pitom podrobena tlaku mezi dvma zpravidla hladkými elistmi, které krom toho vykonávají relativn protismrný pohyb. kolmo na smr tlaku. Tento druh zdrobováni se vyskytuje u kolových mlýn (typ Lösche) a také u jednovzprných drti. Krom tchto typických pípad se vyskytuje mnoho jiných. zejména jejich vzájemných kombinaci. 1.2 Teorie zdrobování Teoretickou zdrobovací práci lze definovat jako práci spotebovanou k pemáhání vnitních mezimolekulárních vazeb pi souasném zvtšování povrchu zdrobované hmoty a pi souasném zvtšování povrchové energie. V praktické. zdrobovacím procesu se k ní však musí ješt pipoítat velmi znaná ztrátová energie. kterou je nutno pi praktickém zdrobovacím procesu vynaložit. Tuto ztrátu nelze mit a proto není možno ji pesn vyjádit. Je to pedevším ztrátová energie, která se promuje v teplo tením mezi zdrobovanými zrny navzájem a mezi zdrobovanými zrny a souástmi zdrobovacího zaízení. K této ztrátové energii je nutno pipoítat i deformaní práci funkních souásti stroj, ztráty v ložiskách stroje a v pohonu. Podle vlastností zdrobovaného materiálu je ke ztrátové energii nutno ješt pipoítat energii vynaloženou na pružné deformace zrn ješt ped jejich rozpojením a na petvo- ení souástí s plastickými vlastnostmi. Energie spotebovaná plastickou deformací pevažuje o nkolik ád volnou energii povrchovou a mní se pevážn na energii tepelnou. Pi zcela jemném rozpojování se ztrácí uritá ást energie také nabíjením rozemletých ástic elektrostatickými náboji. Teorie zdrobování pevných látek má vysvtlit nejen mechanismus rozdlení tles na dv nebo více ásti, ale hlavn prbh rozpojení celého souboru zrn. Vychází se z pedstav vazebných sil mezi stavebními prvky hmoty, tedy z uspoádání tchto prvk vytváejících více i mén dokonalou krystalickou míž. Teorie rozpojování má pak ešit otázky nejen tchto struktur, ale i pevnosti polykrystalických zrn samotných materiál a z nich vytvoených kusových systém. Vytvoit obecn platnou teorii, která by vycházela z uvedené - 11 (133) -

12 Tžba, lomaství a úpravnictví Modul M02 teorie pevnosti tuhých látek, jež by vyústila v možnost pesnjšího výpotu výkonu nebo píkonu zdrobovacího stroje je za souasného stavu poznání nemožné. Z technických poteb byla však formulována celá ada matematicky vyjádených vztah, kterými se autoi snažili tuto závislost aspo pibližn objasnit. Jsou to zejména: Vztah Rittingerv Je založen na pedpokladu, že energie potebná k zdrobovacímu procesu je úmrná rozdílu mezi úhrnným povrchem všech zrn, vzniklých pi zdrobování a povrchem pvodních zrn. Podle této hypotézy lze rozložit krychli o hran D na menší krychle o hran d. Pitom platí D = n. d. Je-li velká krychle rozdlena na malé krychle, pak v každém smru vznikne n - 1. nových dlících ploch a celkov nov vzniklá plocha je 3(n-l)d 2 plošných jednotek. Je-li práce potebná ke vzniku 1m 2 nové plochy A (J), pak celková práce, potebná k danému rozpojení pvodní krychle o hran D na n 3 menších krychlí o hran d je vyjádena vztahem A c = X. 3. AD 2 (n-l) Pitom v 1 m 3 nezpracované hmoty je 1.D -3 krychlí o hran D. Jde-li o jiná tlesa než o krychle, mžeme postupovat obdobným. zpsobem. I v pípad tles zcela nepravidelných zstává pomr mezi celkovým povrchem skutených tles a mezi povrchem krychlí stejné velikosti týž, a jde o jakoukoliv velikost. Nazve-li se tento pomr K, platí po dosazení do poslední uvedené rovnice A c = 1/D 3. 3AD 2 K(n-1) a po vyjádení n z této rovnice z pvodního vztahu D = n.d, tedy A c = 3 AK (1/d - 1/D), což je Rittingerova rovnice, kterou lze psát i ve zjednodušeném vztahu A c = C R (1/d 1/D), kde C R je konstanta zjišovaná pokusn Vztah Kickv Tento vztah vychází z toho, že ješt ped porušením látky pi zdrobováni se spotebovává energie na její pružné deformace. Tato ztrátová energie je dle autora vztahu závislá pedevším na zpsobu rozpojování. Dále zde platí, že pi zdrobování urité pevné látky ve tvaru krychle o hran D za vzniku menších krychli o hran d=d/2 n je zapotebí n-násobné zdrobovací práce, než za vzniku krychli. o hran d=d/2. Odtud potom pro zdrobovací práci potebnou k rozpojení širšího souboru zrn platí vztah A.= C K log (D/d), kde: C K je pokusn zjištná konstanta Vztah Bondv Podle tohoto vztahu hraje pi zdrobovací práci roli jak objem. tak i povrch zrn. ást energie se spotebuje pi pružných deformacích a to v závislosti na objemu zrn. Další ást energie je pak nutná k vlastnímu rozpojováni zrn v mís- (J) - 12 (133) -

13 Úpravnictví tech nov vznikajících trhlin. což je zase funkcí nov vznikajícího povrchu zrn. V tomto pípad pak platí pro výpoet celkové zdrobovací práce A c nutné ke zdrobnni frakce o velikosti D na frakci velikosti d 1 1 A = C ( ) kde C B je jako v pedchozích pípadech pokusn zajištná konstanta Všeobecný zákon o zdrobovací práci Rundkvist a Charles vycházejí z diferenciálního pírstku zdrobovací práce a diferenciální velikosti zrna a z jeho pvodní velikosti dle vztahu dw k kde W - rozpojovací práce, x - velikost zrn, C konstanta, k - exponent závislý na podmínkách. c B d D = Cx dx Dosazením za k = 1 se získá objemový vztah Kirpišv-Kickv, pro k = 2 povrchový vztah Rittingerv a pro k = 3/2 vztah Bondv. Podle nkterých autor platí aplikace Rittingerova zákona spíše pro procesy mletí a vztah Kickv pro drcení. Pro všechny však platí. že tyto vztahy vystihují zdrobovací práci jen velmi pibližn. 1.3 Charakteristika zdrobovacího procesu v praxi V praxi pichází do zdrobovacích stroj vtšinou polydisperzní sms zrn, z nichž nejvtší nesmí pesáhnout rozmry tlamy drtie, zatím co velikost nejmenších zrn se mže blížit nejmenším rozmrovým hodnotám. Tím ovšem není eeno, že se pi prchodu zdrobovacím strojem zmenší velikost všech zrn. To nezaruují ani velmi úinné a efektivní úderové drtie. Výkon každého zdrobovacího stroje ovlivují následující technologické ukazatele: a) vstupní fragmentace b) rozpojitelnost horniny c) stupe zdrobnní d) kivka zrnitosti a tvar zrn Vstupní fragmentace Pro výkon zdrobovacího stroje není bez významu, jak velké kusy kamene se do nj zavážejí. Jejich maximální velikost je omezena rozmry vstupní tlamy, event. konstrukci stroje vbec. V praxi, zejména pi automatickém podáváni kamen do ústí zdrobovacího stroje, nemá šíka vhazovaných kamen pesáhnout šíku tlamy, jinak není samoinné dávkováni spolehlivé. Všeobecn však platí, že výkon drti závisí pedevším i na vstupní fragmentaci a že zdrobovacímu procesu musíme dodávat tím více energie, ím více bude v zavážce vtších kus. Rozpojitelnost horniny - 13 (133) -

14 Tžba, lomaství a úpravnictví Modul M02 Z hlediska zdrobovacího procesu je nutno pedevším rozebrat tuto vlastnost (lze ji také nazývat drtitelností horniny), nebo hlavn na ní závisí funkce zdrobovacích a zejména drtících zaízení Každý druh horniny klade pi rozpojování jiný odpor. takže zdrobovací stroj pak dosahuje jiného výkonu. Ani horniny ze stejné lokality se nedrtí stejn snadno, ponvadž má v rzných vrstvách rzné vlastnosti Je tžké vyjádit rozpojitelnost horniny v závislosti na jejích využitelných vlastnostech, jako je nap. krychelná pevnost apod. Jediná spolehlivá cesta je pímá zkouška drtitelnosti rzných hornin na uritém tvou drtie, kterého má být konkrétn použito. Prakticky však postaí provést zkoušku drtitelnosti i na jiné velikosti téhož typu drtie, je-li známa charakteristika, tj. kivky zrnitosti a výkony pro základní horninu. Pokud se drtitelnost zkoušené horniny bude odchylovat od drtitelnosti základní horniny, bude se pibližn o stejné procento odchylovat i na strojích téhož typu, ale rzné velikosti. Orientan lze horniny používané k výrob kameniva zaadit podle jejich rozpojitelnosti do dále uvedených skupin..u nás se v prmyslu kamene vztahuje drtitelnost rzných druh kamene k drtitelnosti základní horniny - diabasu nebo moravské droby, jejichž drtitelnost se pokládá za 100%. Pi drcení ostatních hornin kup. na elisovém drtii lze oekávat tyto výsledky: melafyr, kehké vápence 120 až 125% rul., amfibol, mkí žuly 90 až 95% edi, žula 80 až 85% velmi tvrdé edie 60 až 80% Na drtitelnost má ovšem také vliv i tvar povrchu elisti a zejména jejich opotebení. Tak nap. ostré elisti.mají do jisté míry negativní vliv na drcení, nebo u tvrdých hornin jako je teba edi, zpsobuje ostrá elist, že drcené kameny z drtie snadno vyskakují, zatímco pi drcení mkkých hornin se zase ostrá elist zakusuje do kamene, aniž dojde k jeho rozpojení. Jeho skutené rozdrcení nastane až po nkolika nevyužitých otákách stroje. Drtitelnost hornin se dle SN Stanovení drtitelnosti keramických a stavebních materiál stanovuje na drcení vstupní frakce urité velikosti na kladivové. laboratorním drtii s roštem 2 mm. Vzorek vstupní frakce do 50 mm se nasype v množství 10 kg do zásobníku podavae a zaznamená se poátení stav elektromru a as. Potom.se spustí na 1 minutu drti naprázdno a pi jeho maximálním chodu se plynule dávkuje materiál. Za 2 minuty po prchodu posledního zbytku se drti vypne a zaznamená opt as a stav elektromru. Drtitelnost se dle této SN vyjaduje hmotností zavážky podrcené za jednotku spotebované práce dle vztahu kde: DR drtitelnost, m z - hmotnost zavážky, mz DR = t0 k.( Wk Wp P0. ) 60 t 0 - doba chodu drtie naprázdno ped a po drcení (min), k - konstanta elektromotoru (pevážn rovna 1), W k - konený stav elektromru (kwh), - 14 (133) -

15 Úpravnictví W p - poátení stav elektromru (kwh), P o - píkon drtie pi chodu naprázdno. Mimo drtitelnosti se pi tomto zkušebním postupu stanoví i inný výkon, což je skutené množství produktu drcení za asovou jednotku. Použije se vztahu mz Q = x60 t t 0 kde: Q - inný výkon (kg.h -1 ), t - celková doba chodu drtie (min), t 0 - doba chodu drtie naprázdno. Stupe zdrobnní Stupe zdrobnní (n) je pomr nejvtšího lineárního rozmru drceného materiálu ped zdrobnním (D) k nejvtšímu lineárnímu rozmru podrceného materiálu (d). Je znázorován jako n = D max /d max. V praxi ovšem nejsou stejn velká ani vstupující, ani produkovaná zrna. Proto se musí tento pomr vztáhnout bu ke stední velikosti vstupujících zrn a stední velikosti zrn odcházejících, pípadn k jiným veliinám, které dostaten charakterizují tato zrnní. Kdyby se kivka zrnitosti odchylovala jen málo od pímky, bylo by možno velikost zrn definovat podle vztahu pro stední velikost zrn S s = (S v +S m )/2 kde: S v - velikost (šíka) nejvtších zrn v zavážce nebo produktu a S m - velikost nejmenších zrn, které jsou v nich obsaženy Lineární prbh áry zrnitosti se však v praxi vyskytuje zídka. Proto lze uvedeného vztahu použít jen pro velmi úzká zrnní, kde skutenou áru zrnitosti lze nahradit pímkou. Jakmile jde o linii zrnní, kde odchylka áry zrnitosti od pímky dosahuje vyšších hodnot, teba stanovit.stední velikost zrn jako vážený aritmetický souet stedních velikostí zcela úzkých podíl daného zrnní, které se vypoítávají podle shora uvedeného vztahu. Stupe rozdrobnní, které se vytahuje na stední velikosti zrna lze znait kde: n ma = D ma /d ma D ma - stední aritmetická velikost zrna podávky d ma - stední aritmetická velikost zrna rozdrobnného materiálu Krom výše uvedených definicí stupn rozdrobnní se používají ješt následující definice stupn rozdrobnní: Stupe rozdrobnní vztažený na 95% velikosti zrna N 95 = D 95 /d 95 D 95 = 95% velikosti zrna D v zavážce, d 95.=95% velikosti zrna d v rozdrobnném materiálu V USA je v souvislosti s Bondovým zákonem rozdrobování používán tzv. 80% redukní pomr - R 80. Pitom se vychází ze skutenosti, že u vtšiny hornin, které se používají k výrob kameniva, ustává zkreslující vliv ojedinlých, velkých, plochých zrn, jestliže z produktu zdrobovacího stroje odtídíme 20% nejvtších zrn. 80ti procentní redukní souinitel R 80 se tudíž definuje jako pomr velikosti kruhového otvoru. kterým projde 80% zavážky V z k velikosti kruhového otvoru, kterým projde 80% produktu V p : R 80 = V z/ V p - 15 (133) -

16 Tžba, lomaství a úpravnictví Modul M02 Hodnoty V z a V p lze odeítat pímo z kivek zrnitosti, pokud jsou takové kivky k dispozici. Není-li tomu tak, lze postupovat takto: Nejdíve se odhadem stanoví pibližná velikost zrn, u které lze oekávat dosažení 80%-ního propadu a materiál se roztídí na dvou sítech z normové ady kontrolních sít, z nichž jedno bude mít otvory menší (S m ) a druhé otvory vtší (S v ) než pedpokládaná velikost 80% propadu. Jestliže se velikost otvor nebude od sebe píliš lišit, lze pedpokládat, že kivku zrnitosti, vymezenou tmito dvma síty, lze nahradit pímkou. Jde-li o zavážku pak platí: ( v 80)( Sv Sm) kde V = S z v v m m - propad kontrolním sítem s menšími otvory, vyjádený v%, v - propad kontrolním sítem s vtšími otvory, vyjádený v%. Stejný. zpsobem je teba stanovit velikost 80%-ního propadu u produktu V p. Pak se R 80 stanoví dle díve uvedeného.vztahu R 80 = V z/ V p Zlomkový výraz ve shora uvedené rovnici pro stanovení V z je podle úmry vypoítávaný rozdíl, o kolik mm bude nutno snížit velikost odhadem stanoveného. vtšího síta S v, aby tímto nov vypoteným sítem propadlo požadovaných pouze 80% zavážky. Úinný stupe zdrobnní zdrobovacího zaízení se stanoví n s = D max /S kde: S - velikost vynášecí štrbiny rozdrobovacího zaízení Zdánlivý pomr zdrobování zdrobovacího zaízení uruje vztah n a = m/s kde: m šíe tlamy rozdrobovacího zaízení s šíe štrbiny vynášecího otvoru Stupe zdrobnní drti a mlýn: o elisové drtie stupe drcení 3 až 6, o kuželové drtie ostroúhlé 5 až 7, o kuželové drtie tupoúhlé 5 až 20, o válcové drtie s hladkými válci 3 až 4, o válcové drtie s ostnatými válci 8 až 10, o kladivové drtie jednorotorové 10 až 15, o odrazové drtie 10 až 40, o tyové mlýny 12 až 30, o kulové mlýny 50 až 100, o autogenní mlýny 80 až 200. Kivka zrnitosti Do zdrobovacího stroje zavážíme, jak již uvedeno. obvykle sms rzné velikosti zrn a rovnž ze stroje odchází produkt s rzn velkými zrny. Ke správnému zhodnoceni všech dj spojených se zdrobováním kamene je teba, aby jak vstupní, tak i vyprodukovaná sms byly náležitým zpsobem definovány jak co do velikosti jednotlivých zrn, tak také podle jejich pomrného zastoupeni. K tomuto úelu slouží kivky zrnitosti. konstruované vtšinou podle sítového rozboru. Nejastji se tyto kivky konstruují tak, že na vertikální osu dia (133) -

17 Úpravnictví gramu se nanáší zdola nahoru procentní propad zrn kontrolními síty, etážov azenými nad sebou s postupn se zvtšujícími síovými otvory a na vodorovnou osu se pak vynáší zleva doprava zvtšující se velikosti síových otvor. V tomto pípad zaíná prbh kivky zrnitosti pímo v prseíku obou os a kivka stoupá napravo vzhru. tvarová hodnota (-) velikost zrna (mm) Obr. 2 Píklad prbhu kivky tvarových hodnot produktu na elisovém drtii Z hlediska kvalifikace použití kameniva pro výrobu betonu se hodnotí i jeho tvarová hodnota podle tzv. tvarového indexu. tj. pomru délky zrna k jeho tloušce, piemž se tvarov nejhodnotnjší zrna považují ta, jejichž tvarový index nepekroí hodnotu 3. Sledováni tvarové hodnoty je významné i pro hodnoceni funkce drti, které jsou ureny k výrob kameniva pro stavební úely. Pro stanovení tvarové hodnoty se podíly na jednotlivých sítech roztídí dle tvaru daného jednotlivými rozmry zrna na kategorie: kategorie A - zahrnuje zrna, jejichž nejvtší rozmr (délka) je nejvýše 1,5x, vtší než stední rozmr (šíka) a jejichž nejmenší rozmr (t1ouška) neklesl pod jednu polovinu šíky (zrna tlustá, krátká) kategorie B - obsahuje zrna, u kterých délka pesahuje 1,5 násobek šíky, ale tlouška neklesla pod jednu polovinu šíky (zrna tlustá, dlouhá) kategorie C - je tvoena zrny, jejichž délka nepesáhla 1,5 násobek šíky a jejich tlouška je menší než jedna polovina šíky (zrna tenká, krátká) kategorie D - je charakterizována zrny, jejichž délka pesahuje 1,5 násobek šíky a tlouška je menší než jedna polovina šíky (zrna tenká, dlouhá) Takto zjištné podíly uvedených tvarových kategorií na jednotlivých sítech se v hmotnostních procentech dosazuji do rovnice celkové tvarové hodnoty: kde: TH = 100% A + 50% B + 25% C TH - celková tvarová hodnota A - podíl zrn kategorie A na jmenovitém sít v% hmotnostních B - podíl zrn kategorie B na jmenovitém sít v% hmotnostních C - podíl zrn kategorie C na jmenovitém sít v% hmotnostních - 17 (133) -

18 Tžba, lomaství a úpravnictví Modul M02 Z hodnot TH na jednotlivých sítech lze. sestrojit prbh kivky tvarových hodnot produktu. Maximum takto sestrojené kivky pak udává frakci, obsahující zrna nejlepší tvarové hodnoty. 1.4 Drcení Strojní za ízení pro drcení Rzná prmyslová odvtví svými specifickými požadavky na zdrobovací techniku si vynutila rozvoj rzných typ drti, jejichž konstrukní vývoj a stálé zdokonalováni není ukoneno. Vývoj je urován jednak vlastnostmi hornin a nároky dalších následných technologií, ale také snahou o zvýšeni produktivity zdrobovacích proces. Pro volbu typu strojního zaízení jsou rozhodující: o fyzikální a mechanické vlastnosti rozpojovaných hornin, o velikosti kus, jež se mají drtit, o velikost kus, jež se mají získat, o požadovaná výkonnost stroje v m 3.h -1 nebo t.h -l. Z hlediska kvality zdrobovaného materiálu je možno mluvit o rzných stupních drcení: o mimoádn obtížné - edi, karborundum, korund, melafyr, o velmi tžké - diabas, žula, gabro, kemen, kvarcit, pyrit, hematit, magnetit, pískovec, porfýr, o tžké - siderit, živec, kalcit, magnetit, porfýr, pískovec, písité hlušiny, siderit, mramor, rudy mdné, olovné, manganové, chrómové, o stední - bauxit, pemza, dolomit, živec, fluorit, rula, kalcit, magnezit, baryt, bidlice, o snadné - pemza, limonit, sádrovec, slída, grafit, kamenná sl, draselné soli, mastek, erné a tvrdé hndé uhlí, o velmi snadné - hndé uhlí, kaolin, kída, hlíny. Podle potu zaízení, event. jejich uspoádání v rámci úpravnických linek mže být drcení: a) jednostupové - zavážka prochází pouze jedním strojem, b) více-stupové - zavážka prochází více stroji uspoádanými za sebou po pedchozím tídní, c) drcení v oteveném, polooteveném a uzaveném okruhu podle toho, zda a na kterém míst linky se vrací do výrobního procesu ta ást zavážky, která zstala nedostaten rozpojena Z hlediska technologické charakteristiky dlíme drtie na základní skupiny, a to na: - 18 (133) -

19 Úpravnictví a) drtie elisové, pracující za použití tlaku, b) drtie úderové, pracující za použití rázu. 1. elisové drtie Do skupiny drti elisových, které ke zdrobováni využívají tlak, patí: 1. drtie elisové jednovzprné nebo dvojvzprné, 2. drtie kuželové s kuželem zavšeným nebo podepeným, 3. drtie válcové s hladkými nebo tvarovanými válci. Spolené technologické znaky elisových drti: Materiál se drtí stídavým pibližováním jedné elisti ke druhé (drtie elisové a kuželové) nebo zmnou vzdálenosti mezi povrchy elisti (drtie válcové). Kivka zrnitosti produktu závisí pedevším na šíce výstupní štrbiny, dále na velikosti zdvihu pohyblivé elisti, na tvaru elisti, na rychlosti kývání elisti a konen na štpnosti kamene. Pi stejné drtitelnosti kamene a pi téže vstupní fragmentaci je výkon drtie závislý na rozmrech drtících elistí, na jejich tvaru, povrchu a sklonu a také na šíce výstupní štrbiny a na rychlosti kýváni pohyblivé elisti. Technologii zdrobovacího procesu však uruji ješt další následující initelé, kteí vyplývají z vlastní konstrukce tchto zdrobovacích zaízení: a) Ústí drtie Ústím drtie rozumíme otvor, kterým vstupuje kámen mezi elisti. Obvykle jde o obdélník vepsaný mezi vrcholy zub na vstupním zaátku elisti. U válcových drti je ústí veliinou pouze pomyslnou. I zde je to obdélník, jehož jedna strana se rovná délce válc. kdežto druhá je dána vzdáleností dvou povrchových pímek, každé na jiném válci a to v místech, v nichž teny válc svírají úhel, odpovídající tecímu úhlu mezi drceným materiálem a válcovými elistmi. b) Výstupní štrbina Výstupní štrbina je zase nejužší místo mezi elistmi drtie a bývá zpravidla tam, kde drcený materiál opouští prostor mezi elistmi. Protože nejmén jedna z drticích elistí je pohyblivá, udává se šíka výstupní štrbiny též se zetelem ke zdvihu pohyblivé elisti. Šíka výstupní štrbiny u kuželových drti se udává jako vzdálenost mezi elistmi pi piblížení pohyblivé elisti. c) Zdvih pohyblivé elisti Skutený zdvih pohyblivé elisti je rozdíl mezi šíkou výstupní štrbiny pi piblížení a pi oddálení pohyblivé elisti bhem jedné otáky zdrobovacího zaízení. U kuželových drti a nkterých jednovzprných drti je tento zdvih nemnitelný. U vtšiny dvojvzprných a jednovzprných drti lze však velikost zdvihu mnit. Pi vtším zdvihu pohyblivé elisti je ovšem vtší pohltivost drtie a také i jeho výkon: drti však produkuje vtší zrna. Pi vtším zdvihu se však zvtšuje namáhání stroje. V praxi ešíme zmnou velikosti zdvihu nap. tyto extrémní pípady: a) mkí druhy vápenc a podobných minerál vyžadují velký zdvih, jinak se elist svými zuby zakusuje do kamene, aniž zpsobí jeho rozpojení - 19 (133) -

20 Tžba, lomaství a úpravnictví Modul M02 b) velmi tvrdé k kameny, nap. edie, lze zase zdrobovat pouze pi malém zdvihu, jinak je nebezpeí, že praskne rám nebo výstedníkový mechanismus stroje d) Úhel elistí Pi drcení požadujeme nejastji co nejvtší stupen zdrobnní. Proto je teba volit co nejvtší ústí drtie, pitom však docílit co nejvtší sevení výstupu tupni štrbiny. To závisí na zvolené délce úhlu drtících elistí. Ob uvedené veli- iny jsou danou konstrukcí stroje omezeny a nelze je libovoln mnit. Pi píliš velké délce elisti je pohyblivá elist nepízniv namáhána na ohyb. Velikost úhlu mezi elistmi je omezena souinitelem tení mezi povrchem elisti a drceným kamenem. Souinitel tení je pro rzné kameny odlišný, v prmru je možno pracovat s úhlem asi 52. V praxi se voli obvykle kompromis mezi co nejmenší délkou drtící elisti a co nejvtším úhlem mezi elistmi i úhel mezi pímými elistmi bývá asi 19 až 24, u nerovných elistí (obloukových) dosahuje v horní ásti až 38. e) Tvar elistí Tradiní tvar elistí, který se udržuje u vtšiny drti, je tvar pímý. Tento tvar je výhodný z hlediska výroby drtících elistí, není však výhodný z hlediska technologie drcení. V tomto pípad se totiž zahlcuje prostor mezi elistmi v blízkosti výstupní štrbiny, která pak nestaí odvádt kámen z drtie. Výhodnjší je proto, když má pohyblivá elist zaoblený tvar. Postup materiálu ve spodním prostoru tlamy je pak rychlejší a tím je dán pedevším vtší výkon. Obr. 3 Rzné tvary elistí Hlavní výhoda prohnutých elistí záleží ovšem na tom, že drti dává vtší po- et zrn, jejichž velikost odpovídá šíce výstupní štrbiny. Výhodou zaoblených elistí je i to, že bez zmenšení pohltivosti stroje je možno zmenšit zdvih pohyblivé elisti, což zase dovoluje zvýšit otáky. Tím se získá zvýšený zdrobovací efekt bez zvýšení píkonu. U zaoblených elistí se pásmo jemného drcení rozši- uje. Jejich nevýhodou je však velký úhel, který svírají elisti v horní ásti tlamy. Vtší kameny tam klouzají a tlamu zahlcují. Další nevýhodou je, že je nelze po opotebení obracet, f) Povrch elistí Povrch elistí je u elisových drti bu zcela hladký nebo rýhovaný. Nejužívanjší jsou podélné rýhy se stejnou hloubkou. U primárních drti zavážených kamenem o velmi rozdílné velikosti se užívají elisti o nestejné hloubce rýh. Rýhovaný povrch se používá u dvojvzprných a jednovzprných elisových drti a u drti kuželových ostroúhlých. Hladký povrch se používá u kuželových tupoúhlých drti a u nkterých válcových drti (133) -