Трошачна и пресевна минно-кариерна техника

Работата в кариерите и откритите мини е специфична, често в екстремни и тежко натоварени условия. Тези особености налагат използването на машини, които са със специфично действие и приложение. Машините за кариерната и минна дейност са значителна част от гамата строителна техника и оборудване, отличават се с висока производителност и устойчивост. В статията са представени техническите особености на някои от машините, които са неизменна част от кариерната дейност.

Добиването и преработката на инертни материали е дейност, която изисква добри познания в същността на технологичните процеси, познаване на механизацията, особеностите на материалите. Трябва да се познават и методите, за да се подбере най-подходящото технологично оборудване.

Оборудването трябва да е целесъобразно, надеждно, с висока производителност, да гарантира качеството на крайния продукт и да е рентабилно.

Едни от машините, които се отличават с най-голяма производителност, тежко натоварване и са много важна част от гамата продукти за минна и кариерна дейност, са трошачките. Изборът на трошачка зависи от конкретното приложение, желания размер на изходните късове, степента на раздробяване, както и структурата на материалите. Машините се класифицират и в зависимост от производителността им, а също и от конструктивните им особености.

Спрямо конструктивните си характеристики и механизма на действие, трошачките биват: челюстни, роторни, валцови, центробежни, конусни. Тъй като трошачните машини се отличават със значителен разход на енергия, препоръчително е натрошаването да се извършва до степен, при която материалът е готов за следващата обработка. Затова и в минно-кариерната дейност обикновено се използват няколко вида трошачки за различните етапи на обработка на материала – етап на едро трошене, средно и дребно натрошаване.

При избора на конкретна трошачка, трябва да се имат предвид следните работни и технически параметри: брой чукове върху ротора, брой и разположение на ударно-отражателните плочи, ъгъл на наклона на захранващия улей и различни периферни скорости на ротора, ударни натоварвания и напрежения.

Производителността зависи от степента на трошене. Изразходваната мощност варира в зависимост от скоростта на въртене, натрошавания материал и броя на чуковете върху ротора. Най-енергопоглъщаем материал е сиенитът, следван от речния чакъл и варовика. Там, където степента на трошене е най-ниска, имаме най-малък разход на енергия.

Основните начини на трошене и раздробяване на материала са чрез: натиск на смачкване, огъване, разчупване, разцепване, удар и стриване. В една трошачна машина обикновено се извършва трошене на материал при комбиниране на няколко от изброените механизма на дробене.

Челюстни трошачки
Този вид трошачки се използват основно за първично или вторично раздробяване на материали с висока твърдост, като: гранит, базалт, диабаз, шлака, карбид, гарбо, чакъл и др. Специализирани са за трошене на най-абразивните материали при екстремни условия на работа. В технологично отношение това са най-старите машини, използвани за трошене. Механизмът на работа на тези трошачки се състои от две основни части – челюсти. Начинът на трошене при тях е смачкването и отчасти стриване, разцепване и удар. Едната е неподвижна, а другата подвижна, която се движи спрямо неподвижната. Двете челюсти са разположени под ъгъл една спрямо друга, а ъгълът, който сключват е променлив и зависи от големината на раздробяваните късове скален материал. Най-често този ъгъл е в границите 15-20 градуса. Дробилните плочи на челюстите са направени от легирана стомана. Според начина на действие на челюстите, трошачките се делят на трошачки с просто действие на подвижната челюст и трошачки със сложно движение на подвижната челюст, като вторите се използват предимно за вторично натрошаване на материала. Производителността на челюстните трошачки варира в широк диапазон – от трошачки с тегло около 30 тона и производителност 200-300 тона на час, до големи трошачки с тегло 70-80 тона и производителност достигаща до 1000-1200 тона на час.

Предимство на челюстните трошачки е реверсивното задвижване, като по този начин материалите, задръстващи челюстите, могат да се отстраняват бързо и лесно.

Роторни трошачки
Използват се за първична или вторична преработка на материала. За едро, средно и дребно дробене на крехки материали, които са със сравнително малка твърдост и абразивност – варовик, въглища и др. Раздробяването на материала се дължи на ударното действие на въртящи се с голяма скорост чукове, а също и на ударите на отхвърления от чуковете материал в отражателните плочи. При някои конструкции в долната част на кожуха е разположена решетка, върху която се извършва стриването на материала. Роторните трошачки се разделят на две големи групи в зависимост от начина на закрепване на чуковете към ротора на машината – роторни трошачки с шарнирно закрепени чукове и роторни трошачки с неподвижно закрепени чукове.

Класифицират се и в зависимост от броя на роторите – едноредови и многоредови, а според посоката на въртене – реверсивни и нереверсивни. При роторните трошачки с неподвижно закрепени чукове, ефектът от раздробяването е значително по-голям, отколкото при трошачките с подвижно закрепване, защото роторът участва с цялата си маса при удара.

Валцови трошачки
Използват се за средно и дребно трошене на не много твърди материали, лепкав материал със средна твърдост, с ниски якостни показатели – глина, варовик, мергел, фелдшпат, въглища и нефтоносен пясък. Материалът се раздробява непрекъснато чрез смачкване и стриване между два цилиндрични валца, които се въртят противопложно с еднаква или различна периферна скорост. Валците са гладки, назъбени или надлъжно оребрени. Разстоянието между двата вала определя и крайния размер на раздробения материал.

В конструктивно отношение има три вида валцови трошачки – с един подвижно лагеруван валц, с два подвижно лагерувани валци и трошачки с неподвижно лагерувани валци. При третия вид конструкция, поради неподвижното лагеруване на валците, през тях не минават случайни предмети, които да замърсяват останалия материал, за разлика от първите две, при които това е възможно. В технологично отношение вторият вид конструкция е най-усложнен и рядко намира приложение в практиката.

Конусни трошачки
Конусните трошачки се монтират основно в каменни кариери, открити рудници, циментови или варовикови заводи. Отличават се с висока производителност и се използват за грубо раздробяване на материала. Характерно за тези трошачки е големият диапазон на зърнометрията на материала – както входящият, така и изходящият. Достигането на висока производителност се дължи на конструктивните им особености. Състоят се от външен и вътрешен конус. Вътрешният се движи ексцентрично във външен конус, който е неподвижен.

Дробилният процес наподобява този на челюстните трошачки, но с тази разлика, че е непрекъснат и ъгълът на захващане не се влияе от големината на късовете, а е конструктивно определен.

Дробилните повърхнини са изработени от легирана стомана и са укрепени с надлъжни ребра, за да се увеличи устойчивостта им.

В практиката най-често използвани са конусните трошачки с подвижна ос и горен лагер и трошачките с неподвижна ос.

Центробежни трошачки
Центробежните трошачки са ударни, при които валовете са разположени вертикално. Имат няколко предимства в сравнение с роторните, които се дължат на вертикалната компановка. Има възможност за самооблицоване на отделните елементи, така че да се обработват и абразивни материали. Освен това при този вид трошачки има някои технически подобрения, като по-високата скорост на въртене на ротора, в сравнение с другите трошачки. Вследствие на което се увеличава степента на раздробяване на материала и се намалява времето за неговата преработка.

Мелници
Използват се за много фино раздробяване и фино смилане на материала. Обработката се осъществява посредством удари от свободно падащи мливни тела. Такъв е принципът на действие на едни от най-често използваните мелници – топковите, които в най-общия случай представляват барабани, въртящи се около хоризонтална ос. Съществуват два режима на работа, в зависимост от скоростта на въртене на барабана и вътрешния му диаметър. Това са лавинен и водопаден режим. При първия режим ъгловата скорост е малка в сравнение с водопадния режим на работа. Има и определена критична скорост, при която мелницата спира да работи – критична скорост. Според вида на материала, сух или мокър, различаваме сухо и мокро смилане. Смилането може да се извършва периодично или непрекъснато.

В зависимост от устройството на барабана, съществуват еднокамерни и многокамерни мелници. При последния вид барабанът е разделен с решетки на отделни камери, като във всяка мливните тела са с различна големина. Първата камера, в която постъпва материалът, се извършва раздробяване от най-големите мливни тела. С всяка следваща големината им намалява, а броят им се увеличава. Съществуват и конусни мелници, при които мливните тела сами се подреждат така, че в по-големия диаметър на мелницата са големите топки, а с намаляване на диаметъра, мливните тела стават по-малки. Вътрешната повърхност на барабаните е покрита с брони от легирана стомана, оребрени за по-голяма устойчивост. Разновидност на топковите мелници са т. нар. тръбни мелници, които са разделени с решетки на няколко камери. Използват се основно при производството на цимент. Съществуват и вибрационни мелници, при които барабанът не се върти, а вибрира. Предназначени са за много фино смилане. Използват се за сухо и за мокро смилане.

Освен топковите мелници, в практиката се използват пръстеновидни и колоидни мелници. При пръстеновидните мелници смилането на материала се осъществява от търкалящи се ролки или топки, които се притискат към стените на пръстен под действието на центробежна сила. Материалът се смила чрез натиск, смачкване или стриване.

Колоидните мелници се използват, когато се налага много фино смилане (размер на смлените частици – 1 до 0,4 µm). Смилането на материала се извършва чрез триене или удари, както по мокър, така и по сух начин.

Сита и пресевни инсталации
Неизменна част от работата в една кариера, редом с трошачките, имат ситата и пресевните инсталации. Служат за пресяване и сортиране на материали – пясък, речна баластра, трошен камък, кариерен камък, чакъл и др. Могат да работят както самостоятелно, така и вградени в трошавно-пресевни инсталации.

Класифицират се още и по други показатели. Според степента на мобилност биват подвижни и стационарни, а подвижните, в зависимост от механизма на придвижване – колесни и верижни. Пресевните инсталации с верижна ходова част са напълно мобилни. Това ги прави универсални, могат да се използват и на кариери, и на строителни обекти. Видът на ситото също е от значение. Може да са с въртящо се или линеарно вибрационно сито. От значение за една пресевна инсталация е броят и разположението на пресевните ленти. Според броя, те биват инсталации с едно-, дву- и триплощно сито. Също така, ситовите системи могат да са съставени от няколко пресевни палуби, които са разположени една над друга и имат различен наклон. В горните палуби отворите на мрежите са по-големи. Ситата за инертни материали могат да бъдат хоризонтални или наклонени. Отличават се със здрава конструкция, проектирани за тежък режим на работа.

Производителността на машините, или какво количество материал могат да преработят за час, зависи от редица фактори. Зависи от работната широчина на лентите, разстояните между аксесоарите за трошене и тези за пресяване, материала, който обработват (чакъл, трошени скали, цимент, боксит, въглища, варовик, пясък, гипс, желязна руда и др.), броя на камионите, които са на разположение за транспортиране на смления материал и т.н. Важен показател за пресевните машини е максималният диаметър на входния материал и едрината на изходните фракции.

По отношение на производителност, тя варира в широк диапазон и за вибрационните сита е в границите – 90 до 300т/час.

Важна роля в една пресевна инсталация имат сепараторите, класификаторите и обезводнителите. Сепараторите са машини за разделяне на мек и твърд материал (например глина/прах от пясък). Барабаните на сепараторите съдържат назъбени прътове, които разбиват меката пръст под налягане, с помощта на валяци с различна твърдост, вследствие на което тя се утаява.

Обезводнителите служат за окончателно доизмиване или обезводняване на подситната фракция (0-5mm), при измиване на шлака, пясък или фини трошени фракции. Класификаторите също могат да се използват за обезводняване, както и за класифициране на пясък за бетон, варов разтвор, асфалт и фин трошен кариерен пясък.

Друга съществена техника, от сепариращото оборудване, са ножовите машини. Те са предназначени за премахване на глина и растителност от отделения в процеса на миене едрозърнест пясък, чакъл, претрошен материал.

Транспортьори
Свързващото звено между работата на машините в една кариера са транспортьорите. Според степента на мобилност биват подвижни или стационарни.

Мобилни транспортьори – осигуряват връзката между мобилните инсталации за първично трошене и следващите етапи в минно-кариерната дейност. Притежават висока мобилност и могат да следват първичното устройство – трошачно или трошачно пресевна инсталация) в обхвата на цялата кариера.

Лентови транспортьори - за мокри и лепкави или сухи приложения, разположени вертикално и хоризонтално. С модификация за ширина, дължина и капацитет.

Верижни транспортьори – за транспортиране на почти всички не слепващи материали.