SITNJENJE - PRVI STUPANJ U OPLEMENJIVANJU MINERALNIH SIROVINA

Abstract

Comminution is the process in which by activity of mechanical forces the dispersion state of solid material is being changed. The dispersion state is definitely determined by the granulometric composition particle (size distribution). The comminution is a consequence of the particle deformation, in what this deformation is dependent on the force offering mode, its velocity and size. The breaking of individual particles is the most efficient comminution method because the energy losses owing to friction and unproductive tension in the instant of breakage are avoided. The greatest energy losses occur in ball mills and that because of the friction between the newly-formed particles and of these particles and the balls and the mill lining. New insights have led to a better understanding of comminution in real conditions and to innovative interventions which increased the efficacity af the individual devices, and that with regard to particle size distribution and particle dislocation degree as well as to energy consumption. Some new kinds of crushers have been invented, of whose most mentioned are the high pressure roll crusher and the inertial cone crusher. [PUBLICATION ABSTRACT]

Headnote

Kljucne rijeci: Sitnjenje, Drobljenje zrna, Energija, Drobilice

Sitnjenje je proces u kojem pod djelovanjem mehanickih sila mijenjamo disperzno stanje cvrstih tvari. Disperzno stanje jednoznacno je odredeno granulometrijskim sastavom. Do sitnjenja dalazi uslijed deformacije zrna, pri cemu deformacija ovisi o nacinu nanosenja sile, njezinoj brzini i velicini. Drobljenje pojedinacnog zrna najucinkovitija je metoda sitnjenja, jer su gubici energije uslijed trenja i neproduktivnog naprezanja u trenutku drobljenja izbjegnuti. Najveci gubici energije su u mlinovima s kuglama i to uslijed trenja izmedu novostvorenih zrna i tih zrna s kuglama i oblogom mlina. Nove spoznaje dovele su do boljeg razumijevanja sitnjenja. u realnim uvjetima, te inovacijskih zahvata s kojima je povecana ucinkovitost pojedinih uredaja i to kako u pogledu grano-sastava i rascina zrna tako i u pagledu utroska ener-gije. Konstruirano je nekoliko novih drobilica od kojih se u praksi najcesce spominju visokotlacna drobilica s valjcima i inercijske konusne drobilice.

Key-words: Comminution, Particle breakage, Energy, Crushing machines

Comminution is the process in which by activity of mechanical forces the dispersion state of solid material is being changed. The dispersion state is definitely determined by the granulometric composition particle (size distribution). The comminution is a consequence of the particle deformation, in what this deformation is dependent on the force offering mode, its velocity and size. The breaking of individual particles is the most efficient comminution method because the energy losses owing to friction and unproductive tension in the instant of breakage are avoided. The greatest energy losses occur in ball mills and that because of the friction between the newly-formed particles and of these particles and the balls and the mill lining. New insights have led to a better understanding of comminution in real conditions and to innovative interventions which increased the efficacity af the individual devices, and that with regard to particle size distribution and particle dislocation degree as well as to energy consumption. Some new kinds of crushers have been invented, of whose most mentioned are the high pressure roll crusher and the inertial cone crusher.

(ProQuest: ... denotes formulae omitted.)

Uvod

Sitnjenje je proces u kojem pod djelovanjem mehanickih sila mijenjamo disperzno stanje cvrstih tvari. Pri tome od npr. vecih komada rude ili slijene nastaju manji komadi odnosno od krupnijih zrna sitnija zrna. Disperzno stanje jednoznacno je odredeno granulometrijskim sastavom.

Svrha sitnjcnja je postizanje odredene velicine i oblika zrna prikladnih za proizvodnju betona i asfalta, povecanje povrsine zrna i time njegove reaktivnosti (mljevenje klinkera, proizvodnja punila, priprema nekih sirovina za sinteriranje, laljenje, luzenje i dr.), oslobadanje odnosno rascin pojedinih komponenti mineralnog zrna kao priprema za neki od postupaka koncentracije, te promjena struklurnih i kemijskih znacajki odnosno mehanicko aktiviranje.

Sitnjenje se obicno provodi u dvije faze od kojih je prva faza drobijenje, a druga mljevenje. Drobijenje je postupak it kojem se zrno sitni uslijed gnjecenja izmedu dviju cvrstih povrsina ili uslijed udara u neku cvrstu povrsinu. U prvom slucaju nanosenje sile je relativno sporo, a u drugom brzo. U mljevenju se zrno sitni uslijed abrazije i udara pod djelovanjem drobecih lijela u obliku kugle ili stapa, koja se krecu unutar prostora drobljenja. Kao drobeca tijela mogu se koristiti i krupniji komadi rude (autogeno mljevenje), valutice kvarca, te dntgi oblici izradeni od eclika, stakla i keramike.

Drobljenje je suh proces koji se obicno provodi u dva stupnja, rjede u tri. Treci stupanj koristi se kad je ruda iznimno cvrsta i zilava ili kad je nepozeljno prekomjerno stvaranje sitnih ceslica. Komadi rude velicine i do 1500 mm mogu se u prvom stupnju usitniti na velicinu od 100 do 200 mm, a u drugom na priblizno od 5 do 20 mm.

Mljevenje je u vecini slucajeva mokar proces, no moze bid i suhi kao npr. mljevenje cementa, ugljena, nekih punila, pigmenata i dr. To je zavrsna faza sitnjenja, u kojoj se zrna velicine od 5 do 250 mm mogu usitniti na priblizno od 0,3 do 0,01 mm. Ponekad neku sirovinu mozemo jednako uspjesno usitniti samo drobljcnjem ili samo mljevenjem, no troskovi drobljenja su priblizno 50% nizi od troskova mljcvem'a.

Teorija sitnjenja

Sitnjenje je vrlo slozen proces, jer zrno tijekom sitnjenja stvara nova, sitnija zrna serijom stohastickih dogadaja drobljenja, gdje svako zrno diskontinuirano mijenja stanje dispcrznog sustava. U principu, dogadaj drobljenja zrna ne moze se prikazati diferencijalnim jednadzbama. Medutim, velik broj zrna u proccsu sitnjenja omogucuje primjenu diferencijalnog racuna pri promatranju promjena nekih prosjecnih vrijednosti tako da se ulazna masa podijeli u klase. Teorijski pristup sitnjenja treba promatrati na razlicitim razinama, sto znaci nc samo temeljne postavke vec i lehnoloske aspekle drobljenja zrna, ukljucujuci pojave kao sto su kretanje zrna u prostoru drobljenja i aglomeracija. Prema tome, treba promatrati:

- slom odnosno raspad zrna u tenninima f'izike evrstog stanja odnosno fizike loma

- drobijenje zrna kao eletnentarni proces sitnjenja

- aktivnivolumenmlinagdjesu/nmu stanju naprczanja i podvrgnuta drobljenju

- transport matcrijala u aktivni volumen i opet tz njega

- kinetiku i modele sitnjenja

- krivulju vremena zadrzavanja malerijala u mlinu

- ulogu fluida u sitnjenju

- odredivanje performansi mlina i iskoristenja energije.

Na slici 1 prikazano je zrno s pukotinom pocetne duzine l optereceno vlacnim naprezanjem σ^sub v^ (1). Vrh pukotine izlozcn je najvecem naprezanju. τ^sub mav^ koje ovisi o obliku pukotine i njezinog radijusa zakrivljenosti ρ (Ocepek, 1976, Strazisar, 1996).

Za eliptiEne pukotine naprezanje je jednako

... (1)

kako je l znacajno vece od ρ, mozemo pisati

... (2)

Naprezanje na vrhu pukotine upravna je proporcionalno s duzinom pukotine, a obrnuto proporcionalno s radijusom zakrivljenosti. Kada je pukotina dovoljno dugacka, a radijus zakrivljenosti dovoljno malen, naprezanje na vrhu pukotine priblizava se leorijskoj vrijednosti i pukotina se sama siri. Prema Griffithu (1920), deformacije koje nastaju u zmu uslijed naprezanja povezane su s trosenjem energije kojaje propor-cionalna naprezanju i nastaioj deformaciji. Pojavom deformacije dolazi do promjena u strukluri kristalne resetke i javlja se encrgctski poteucijal. Ovaj potencijal oslobada se kao energija elasticne deformacije koja se pak u trcnutku sloma zrna prelvara u encrgiju novona-stalih povrsina. Griffith je prctpostavio da se sva energija elasticne deformacije ulrosi na stvaranje novih povrsina:

... (3)

... (4)

gdj je y^sub s^ specificna povrsinska energija (J/m^sup 2^ ),a E modul elasticnosti (N/m^sup 2^)

odnosno da je naprezanje potrebno za sirenje pukotine jednako:

... (5)

Griffith je promatrao samo specificnu povrsinsku energiju, dok Irwin (1984) i Orowa n (1949) promatraju i energiju potroscnu zbog neelasticnih deformacija na vrhu pukotine. Uzmemo li u obzir i specificnu energiju nastalu zbog plasticnih deformacija, kojaje cesto vecaod specificne povrsinske energije, dolazimo do duljine pukotine:

... (6)

gdje je y^sub p^ specifiena energija plasticne deformacije.

Ovako definirana duljina pukotine zove se i kriticna ili GTiffithova duljina pukotine i za krte materijale iznosi 0,01 -0,001 mm. Plasticna deformacija zapaza se svevise kako se smanjuje velicina zrna tako da u jednom tre-nutku sitnjenje vise nije moguce. Za kalcit je to velicina od priblizno 0,003-0,005 mm, a za kvarc 0,001 mm.

Fenomenoloski prislup teoriji sitnjenja prvi su, svaki na svoj nacin, razradili Rittinger, Kick i Bond. Prema ovoj teoriji sitnjenje se moze svesti na jednostavan model koji prikazuje rastezanje tanke plocice duzine l i visine h, koja se pod djelovanjem vanjske sile izduzi za Δl.

Naprezanje koje se pri torn javlja jednako je:

... (7)

Za povecanje povrsine plocice O mora se utrositi rad A kojijejednak:

... (8)

Teorijski je prema tome rad polreban za povecanje povrsine kao i u sitnjenju proporcionalan naprezanju i novonaslaloj povrsini. Na temelju teorijskih postavki spomenutih istrazivaca, a koje se medusobno bitno ne razlikuju, moze se rad polreban za sitnjenje prikazati opcim zakonom koji glasi:

... (9)

gdje je d^sub 0^ promjer zrna prije drobljenja, d^sub 1^ promjer zrna poslije drobljenja, C konstanta, a n eksponcnt koji ima vrijednost 1, 3/2 ili 2, ovisno o tome da li slijedi teoriju Kicka, Bonda ili Rittingera. Eksponent 1 obuhvaca podrucje sitnjenja krupnijih zrna (> 1 mm), gdje je potrebna energija praklicno neovisna o velicini zrna, dok eksponent vrijednosli 2 pokriva podrucje u kojem potre-bna energija brzo raste, a to je podrucje najfinijih zrna (<0,05 mm). Izmedu ovih podrucja nalazise podrucje s vrijcdnoscu eksponcnta 3/2.

Deformacijski mehanizmi sitnjenja

Do sitnjenja dolazi uslijed deformacije zrna, pri cemu deformacija ovisi o nacinu nanosenja sile, njezinoj brzini i velicini. Izbor deformacijskog mehanizma ovisi o krtosti, te cvrstoci odnosno zilavosti materijala, grano-sastavu ulaza, radnim znacajkama uredaja za sitnjenje, ali i o tome kakav grano-sastav usitnjenog materijala i oblik zrna zelimo. Tablica 1 prikaziije deformacijske mehanizme pojedinih uredaja za sitnjenje.

Drobljenje pojedinacnog zrna

Drobljenje pojedinacnog zrna moze se postici gnjecenjem izmedu dviju ploha ili udaranjem u plohu. Istrazivanja su pokazala da je drobljenje pojedinacnog zrna najucinkovitija metoda silnjenja, jer su gubici energije uslijed trenja i neproduktivnog naprezanja u trenutku drobljcnja izbjegnuti. Mjerenjem adsorpcije (adsorbirane) energije, grano-saslava i povecanja povrsine nastalih fragmenata prema modelu koji je predlozio Schonert (1967) moze se izracunati idealan proces silnjenja. Ispitivanjcm drobljenja zma kvarca, kafcila i cementnog klinkera doslo se do za-kljucka da se silnjenjem pojedinacnog zma utrosi samo 10-20% energije za postizanje istog stupnja drobljcnja kao u mlinu s kuglama. Pored toga doslo se i do slijcdecih zakljucaka:

- krta zma deformiraju se djelomicno neelasticno ako je zrno manje od 1 mm. Taj efekt raste sa smanjenjem velicine zrna

- naprezanje zrna i energija drobljcnja rastu sa smanjenjem velicine zrna

- adsorpcija energije glavni je cimbenik koji utjece na drobljenje zrna

- brzina naprezanja i temperatura utjecu na drobljenje zma sklonih plasticnim deformacijama dok na krta zrna nc utjecu

- usputna tangencijatna naprezanja ne poboljsavaju drobljenje, medutim zahtijevaju dodatnu energiju. Zbog toga naprezanjc zrna djclovanjem sila trenja nije pozeljno.

Drobljenje posteljice zrna

Ova istrazivanja razvila su se unazad 20 godina (Hoffmann, el al., 1976; Schönert, 1994; Weichert, 1988), Sto je dovelo do razvoja visokotlacne drobilice s valjcima, a njezinim ispitivanjem doslo se do novih spoznaja o teoriji silnjenja:

- Zbijenost posteljice ovisi o velicini zma, grano-sastavu, razmjestaju zma u posteljici i smjestaju posteljice u prostoru drobljenja. Drobljenje ovisi o adsorbiranoj energiji.

- Naprezanje pojedinog zrna uvijek je ucinkovttije od naprezanja posteljice. Na si. 2 prikazano je drobljenje pojedinacnih zma klase 3,2/4 mm i njihove posteljice, Sva pojedinacna zrna su izdrobljena dok je u posteljici ostalo ncizdrobljenih zrna oka 20%. U podrucju naj-finijeg grano-sastava nema razlikc u velicini zrna, dok su u srednjem i gornjem dijelu razlikc u velicini zma znacajne. Ovi rezullati takoder ukazuju da novonastale povrsine nisu uvijek pravi pokazatelj ucinkovitosti drobljenja, jer donji dio grano-krivulje odreduje specificnu povrsinu. U sitnjenju je medutim vazno drobljenje krupnih zrna.

- Sva zrna nece biti izdrobljena cak ni kad je posteljica sabijena pod visokim pritiskom. Razlog je sto se zrna koja nisu izdrobljena na pocetku okruzuju sa sve vise fragmenata. Cak ako i broj kontakata raslc, naprczanje postaje sve jcdnolicnije i sustav se priblizava kvazistacionarnoj siniaciji.

- Sitnjenje zma sirokog grano-sastava je vrlo slozeno. Naime, sitna zma stite kmpnija od drobljenja, dok krupna drobe ona sitnija, Zbog toga energija nije ravnomjerno rasporedena na sva zma ovisno o njihovoj masi. Sitna zma pririvaaiju vise energije, a krupnija nianje,

- Maksimalna se proizvodnja finih zma postize kada ulazni materijal ne sadrzi silna zrna.

- Ponovno naprezanje posteljice s istim pritiskom ne dovodi do dodatnog silnjenja. Postcljica mora biti ponovo formirana prije novog naprezanja.

- Drobljenje posteljice iziskuje dvostruko vise energije nego drobljenje pojedinacnog zrna. Gubitak energije posljedica je unularnjeg trenja.

Energetski problemi sitnjenja

Sezdesetih godina razvija se konccpt koji sitnjenje pramalra krozclaslicne i plasticne deformacije na razini krislalne resetke. Ulvrdeno je da je utrosak energije u stvarnom sitnjenju dva i vise puta veci od teorijskog za postizanje jednakc povrsine. I to usprkos cinjenici da je cvrstoca stvarnog mineralnog zrna dva do tri pula manja. u odnosu na teorijske karakteristike (Revnilsev, 198S). Npr. mljevenjem u mlinu s kuglama imamo sljedeci raspored energije:

- netto energija utroserta na drobijenje.................. 0,6%

- gubitak eleklricne energije kao rezultat transformacije u kineticku energiju kugli (u zupcanicima, lezajevima i dr.)................................................. 12,3%

- gubitak energije na procese koji prate drobijenje kroz zagrijavanje buhnja, kugli i sirovine................... 84,7%

- ostalo.................................................................. 2,4%.

Gubici nastali transformacijom energije posljedica su: elasticnih i plaslicnih deformacija, formiranja razlicitih kristalografskih defekata, mehano-kemijskih reakcija, emisije akusticnih i elektromagnetskih valova, trcnja izmedu novonastaiih zrna; navedeni proecsi prate tvorbu novih povrsina lijckom drobljenja.

Mala energetska ucinkovilosl u drobljenju i mljevenju posljedica jc nacina nanosenja naprezanja: naprezanje se nanosi na ukupni volumen materijala u uredaju. Elasticne deformacije u zrnu pod naprezanjem na koncu se gube kao loplina. Vclik dio energije trosi se na plasticne deformacije. Dio te energije akumulira se u novonastahm dcfcktima i to posebno u slojevima blizu povrsine zrna, dok se dio akumulira isprcd vrha puko-ttne. Formiranje plasticne zone isprcd pukotine koja se siri cini pukotinu stabilnom odnosno cini zrno otpornim na drobijenje.

Dio energije trosi se na pokrcianje novonastaiih dis-lokacija i disklinacija pri interakeiji s drugim defektima i stvara se sustav inicijalnih mikro i makro pukotina. Najkriticniji gubitak energije je uslijed trenja izmedu novostvorenih zrna medusobno i tih zrna s kuglama i oblogom mlina.

Treba stvoriti uvjete za drobijenje uzduz ploha sraslosti pojedinih minerala (uzduz klivaza). Transkristalno drobijenje treba svesti na minimum, jer ne samo da se tako trosi energija nego i dalje imamo srasla zrna i znacajno premeljavanje. Prema tome, rascin mora biti geomctrijski sclcktivan.

Kako sad organiziniti selektivno drobijenje na principima fizike ivrstog stanja?

- Da bi se smanjila potrosnja energije na elasticne deformacije, naprezanje treba biti koncenlrirano pretezno u zoni gdje se stvaraju nove povrsine, tj. na medufaznom kontaklu odnosno plohi sraslosti dvaju minerala. Buduci dase gradijent naprezanja naglo sman-juje udaljavanjem od vrha zone sraslosti, ostatak volumena zrna ostajc bcz naprezanja tj. deformacije.

- Krti matcrijali traze kvazi-stalicno naprezanje, a oni kojtma je deformacijska krivuija djclomicno u plasticnom podrucju traze dinamicko naprezanje. Udio plasticnih naprezanja u sitnjenju zrna krtih minerala moze biti i do 50%, a kad mramora, vapnenca, apalita i do 8%.

- Plohe sraslosti cesto su pune defekata i necistoca i obicno sprccavaju nastanak pukotine. Da bi se postigao orijcnlirani gubitak naprezanja treba proizvesti naprezanje kojc, ovisno o znacajkama mineralnog zrna, treba bili mchanicko (kvazistaticko ili dinamicko), termicko, magnets ko, clektrieno i si. Ta naprezanja moraju biti do-voljnaza slabljcnjc vezc izmedu zrna no ispod vrijednosti koje dovode do transkrislalnog loma zrna. Ciklickim dovodenjem naprezanja postize sc postupno akumuli-ranje promjena na medufaznoj granici. Dodavanje adi-tiva dovodi do promjena na povrsini minerala koje sprccavaju zatvaranje novostvorenih pukotina i aglo-mcraciju,

- Inlerakcije zrna koje dovode do neprodukiivnog ulroska cncrgijc treba svesti na minimum, odnosno treba izbjeci kontakte koji ne dovode do drobljenja. Upravo ti neproduklivni konlakti daleko nadmasuju one kod kojih dolazi do drobljenja.

Za ucinkovitijc sitnjcnje treba osigurati tzv. slobodno drobijenje (drobilica s valjcima). Kao prvo, pulanja rad-nog elementa (celjust, valjak, kugla) treba biti sio kraca. Sto je volumen drobljenja (prostor drobljenja) manji u odnosu na kapacilcl, vcci jc udio izdrobljeni ig materijala (novostvorenih povrsina) po jedinici volumena materijala. Drugim rijecima, proces drobljenja zrna treba tra-jali sto krace. Da bi gubici uslijed trenja bili sto manji, proces treba biti sa sporim kretanjem radnih elcmenata i materijala, odnosno relativnc brzinc lijcla koja sudjeluju u drobljenju trebaju biti Sto manje. Pri tome akceleracija moze biti po volji visoka kao npr. kod vibracijskog mlina. Dovoljno usitnjena zrna treba odstraniti sto je moguce prije.

Predkonccntracijom, koristenjem pliva-tone separacije ili radiometnjskog sortirauja moze sc odstraniti velik dio jalovinc prijc drobljenja rude. Tercijarno sitnjcnje u mlinu s kuglama nije ueinkovilo jcr se uiazi s prckrupuom rudom. Gubitak energije u mljevenju posljedica je smanjenja velicine zrna i povecanja otpora drobljenju zbog slatickog rasporeda pukotina u zrnu. Pretpostavlja se da bi se slabljenjem cvrstocc zrna u postupku prednaprezanja, kao slo se postize miniranjem prije primarnog drobljenja, moglo doci da boljih rezultata.

Udarno drobljenje pogodno jc za ncabrazivne materijale. Ima visok stupanj drobljenja, a zma se drobe pojedinacno cime se utrosak energije uslijed Irenja medu zrnima svodi na minimum. Udarnim drobljenjem slabe se i inlergranularne veze. Citav spektar valova naprezanja prenosi se s radnih elemenala na zrno i siri kroz zrno. Direklni i refleklirani valovi adsorbiraju se na medufaznim kontaklima, gdje dolazi do koncentracije napona i l'ormiranja mikro-pukotina. Glavni problem sire primjene udarnog drobljenja je uglavnom lehnicke naravi, kao npr. postizanje vecih brzina rotacije radnih elemenala, pronalazenje malerijala otpomih na habanje, te nacina samozaslitc radnih elemenala i prostora drobljenja od habanja.

Novi uredaji za drobljenje

Za drobljenje abrazivnih materijala danassejos uvijek najcesce korisle kruzne i konusne drobilice. U njinia se materijal drobi gnjecenjem izmedu nepokrclnog i pok-rctnog stosca, pricemu postize stupanj drobljenja od 1:3 do 1:7, a ponekad i veci. Posljednjih desetak godina konstruiiano je nekolika novih tipova drobilica prcma novim saznanjima teorije silnjenja, od kojih Ireba spomenuti inercijske konusne drobilice KID i RHO-DAX, te visokollacnu drobilicu s valjcima (Cordonnier el. al,, 1095).

Drobilica KID prikazanajena slid4. Umjestoekscen-tricne osovine ima osovinu na koju je prievrscena protumasa. Rolacijom tako nebalansirane osovine i na njoj ovjesenog stosca izbjegava se ogranicenje amplitude i omogucava oplimalan konlakl s malerijalom koji se drobi. Materijal se drobi pod priliskom koji ovisi o silt koju uzrokujc protumasa. Protumasa se moze mijenjati, a time i sila koja djclujc na materijal. Dinamicko op-terecenje i frekvencija veci su nego kod klasicnih drobilica. Pokretni stozac krece se po izlomljenoj kruznoj krivulji s velikim brojem kontakata ovisno o cvrstoci i rasporedu zma u sloju koji se drobi. Na laj nacin postize sc samoreguliranje debljine sloja tako da sc materijal drobi do trenutka napustanja prostora drobljenja. Pored drobljenja dolazi i do slabljenja strukture malerijala Slo pogodujc mljevenju. Takvim drobljenjem moze sc ustedjeti, racunajuci i mljevenje, oko 20% energije i povecati kapacitet do 30%.

Drobilica RHODAX takoder korisli protumase, ali smjestenc u pokretnom prstenu koji cini dio vanjskog stosca (si.5). Prsten je spojen s postoljem u koje je usadena osovina na koju je ovjesen unularnji stozac. Ovaj stozac slobodno se okrece na osovini, a moze se dizati i spustati cime sc regulira velicina izlaznog otvora, Rolacijom protumasa od nekoliko stotina okretaja u minuti sila drobljenja prenosi se preko prstena na matertjal. Sila je konstanlna i neovisna o cvrstoci malerijala tako da se moze postici pritisak od 10 do 50 MP i stupanj drobljenja od 1:4 do 1:30. Materijal na svom pulu prcmn izlazu prolazi kroz 4 do 5 ciklusa gnjecenja, pri ccmu u svakom ciklusu unutarnji stozac napravi nekoliko dc-setaka okrelaja u minuti. Promjenom veiicine izlaznog otvora, slatickog momenta protumasa i brzine njihove rotacije mogu se mijenjati uvjeti drobljenja ovisno o cvrstoci malerijala i trazenom grano-sastavu. Ulazni materijal maksimalne veiicine do 200 mm moze se usitnili na - 20 mm s udjelom od 25 do 35% zrna - 4 mm. Udio kubidiih zrna veci je i do 50% u odno.su na klasicne konusne drobilice.

Visokotlacna drobilica s valjcima sastoji sc od dva valjka koji rotiraju oko osovina smjestenih u odgovarajucim lezajevima (si. 6). Poscbnim hidraulickim sustavom pogonjeni valjak pritisce materijal u prostoru drobljenja priliskom od 50 do 100 MPa, tako da izdrobljcni materijal izlazi iz drobilice djclomicno briketiran. Takvim nacinom drobljenja ne doiazi samo do silnjenja malerijala vec i do stvaranja mikropukotina unutar pojedinih zrna. slo pridonosi manjoj potrosnji energije u slijedecem stupnju silnjenja. Silnjenje je di-jelom i selektivno, jer se mikropukotine stvaraju uzduz kontaktnih ploha pojedinih mine rain ih zrna, cime sc pospjesuje rascin a time i iskorislenje u procesu koncentracije. Usteda energije krece se od 20% pri kombinaciji drobilica-mlin s kuglama, pa do 50% u zatvorenom krugu drobilica-klasifikator. Maksimalna velicina zrna malerijala koji se drobi obicno nije veca od razmaka izmedu valjaka tako da jc odnos promjera maksimalnog zrnaivaljakaido 1:40. Visokotlacna drobilica s valjcima korisli se za mljevenje klinkera, troske iz proizvodnjc celika, sirovina za proizvodnju cementa, kimberlita i dr., a kapacjtet joj je i do 1500 t/h.

Zakljucak

Teorija silnjenja posljednjih se dvadesetak godina znacajnije oslanja na frziku cvrstog stanja, posebno teoriju loma, a drobljenje zrna promalra kao mehanicko-energet-ski problem. Novc spoznajc dovele su do boljeg razumi-jevanja silnjenja u rcalnim uyjelima i razvoja moticla koji omogucuju prognoziranje rada uredaja za sitnjcnjc, nadzor i upravljanje procesima silnjenja, Doslo je do izvjesnih ino-vacijsklh zahvata kojima je povecana ucinkoviiosl pojedinih uredaja i to kako u rxiglcdu grano-sastava i rascina zma tako i u pogledu ulroska energije. Konstmirano je nekoliko noviJi drobilica od kojih se u praksi najcesce spominju visokotlacna drobilica s valjcima i inercijske konusne drobilice. I pored postignutUirezuLtataenergeLskaucinkovitostsitnjenjaostaje i dalje temcljni problem koji ce u buducnosti trebali rjesavati.

Primljeno: 2000-04-11

Prihvaceno: 2000-09-21

Sidebar

Comminution - the first Step in Mineral Dressing

B. Salopek & G. Bedekovic

Comminution is the process in which by activity of mechanical forces the dispersion state of solid material is being changed. In that, e.g. from bigger pieces of ore or rock originate smaller pieces rcsp. from coarser particles smaller ones. The dispersion state is definitely determined by the particle size distribution.

The purpose of communition is to obtain particles of definite size and shape suitable for the production af concrete and asphalt, to increase the particle surface and so its reactivity, to liberate resp. dissociate the individual components - as a preparation for one of the concentration procedures or change of structural and chemical char-actericlics resp. mechanical activation. The comminution is a consequence of the particle deformation, in what this deformation is depends on the force offering mode, its vehxritv and size. The choice Of the deformation mechanism depends on the brittle ness and solidity resp. toughness of the material, size distribution of the feed, the working characteristics of the comminution equipment but also on the needed si/e distribution of the crushed material and its particle shape.

The breaking of individual particles is the most efficient comminution method because the energy losses owing to friction and unproductive tension in the instant of breakage are avoided. The comminution of a particle bed of a broad size distribution - such as in practice are prevailing - is a very complex affair. Smaller particles protected larger ones while the larger are crushing the smaller. Therefore the incoming energy cannot be distributed to the particles proportionally to their mass, so Ihe smaller particles are accepting more energy and the larger less. The greatest energy losses occur in hall mills and that because of the friction bet-ween the newly-formed particles and then of these particles and the balls and the mill lining. The net-energy spent for the particle crushing is not bigger than 1%. To hold the friction losses as tow as possible, the comminution process must be running at a slim movement of the working elements, and the material rcsp. the relative velocities of the bodies taking part in the crushing must be as low as possible. In that, the acceleration may be high at will, as for instance with the vibrating mill. Sufficiently crushed particles must be removed as early as possible.

Using procedures of prc-coneentration, by application of densc-mc-dium concentration or radiometric treatment, a big part of waste can he removed before the ore crushing itself.

New insights have led to a better understanding of comminution in real conditions and to the development of models which make it possible to prognosticate the mode of work of the comminution equipment itself, and of control and operation of the comminution processes. There have been some innovative interventions which increased the effieaciry of the individual devices, and that with regard to particle size distribution and particle dislocation degree as well as to energy consumption. Same new kinds of crushers have been invented, of whose most mentioned arc the high pressure roll crusher and the incrlial cone crusher. In spite of the achived results, the energetic effieaciry of communition remains also farther on as the basic problem which in the future must be solved.

References

LITERATURA

Cordonnier, A., Evrard R., Obry, Ch, (1995); New Compression Grinding Technologies. XIXth Int. Min. Proc, Cong., Vol. 1, 71-77, San Francisco.

Hoffmann, N., Flügel, F., Schönert. K. (1976): Die Bruchstück-Grössenverteilung bei der Zerkleinerung von binären und ternären Mischungen. Chemie-Ihgenieur-Technik, Vol. 48, 3 29-337.

Ocepek, D. (1976): Mehanska procesna tehnika. DDU Univerzum, 275 pp, Ljubljana.

Revnitsev, V. I. (1988); We Really Need Revolution in Comminution. XVIth Int. Min. Proc. Cong., 93-114, Stockholm.

Salopek, B., Tomasic, .I. (1990): Textural-Structural Characteristics of Dolomites and Their Influence on the Comminution Behaviour of the Rock. 7th European Symp. Comminution, Vol. 1, 283-295, Ljubljana.

Salopek, B., Ivekovic, D., Krasic, D., Kapor, R. (1987): Ispitivanje meljivosti vapnenca uz dodatak intenzifikatora mljevenja. 2. jug. kongres za kem, inz. i proc. tech,, Vol. II; 152-154, Dubrovnik.

Schönert, K. (1967): Modellrechnung für Zerkleinerungsprozesse mit Ergebnissen der Einzelkornversuche. 2nd European Symp. Comminution, 241-280, Amsterdam.

Schönert, K. (1994): The influence of Particle Bed Configurations and Confinement on Particle Breakage. 8th European Symp. Comminution, 7-26, Stockholm.

Strazisar, J. (1996); Mehanska procesna tehnika I. Univerza, v Ljubljani, 138pp, Ljubljana.

Weichert, R. (1988):Corelation between Probability of Breakage and Fragment Size Distribution of Mineral Particles. Int. J, Mineral Processing, Vol. 22, 1-8.