Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2013, № 5 (спецвып.)

СНИЖЕНИЕ
ЭНЕРГОЕМКОСТИ
ПРОЦЕССА
РУДОПОДГОТОВКИ
ПРИ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ
РУДЫ В ВАЛКОВОЙ
ДРОБИЛКЕ ВЫСОКОГО
ДАВЛЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ
ОКИСЛЕННЫХ
ЖЕЛЕЗИСТЫХ
КВАРЦИТОВ

И.В. Кузьмин

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
К 89 

622.72 
К 89 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.12 
 
 
 
Кузьмин И.В. 

Снижение энергоёмкости процесса рудоподготовки при де
зинтеграции руды в валковой дробилке высокого давления на 
примере окисленных железистых кварцитов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск). — 2013. —
№ 5. — 16 с.— М.: издательство «Горная книга» 

ISSN 0236-1493 
 
Установлено снижение удельных затрат полезной энергии рудоподготовки пробы окисленной железной руды при использовании валковой дробилки высокого давления. Определена удельная поверхность продукта валковой дробилки высокого давления, которая оказалась больше на 0,15 м2/г, 
по классу крупности -0,700+0,500 мм удельной поверхности продукта дробилки стандартной конструкции. 
Ключевые слова: окисленные железистые кварциты, валковая дробилка высокого давления, удельная поверхность. 
 
 
 
 
 
 

УДК 622.72

©  И.В. Кузьмин, 2013 
©  Издательство «Горная книга», 2013 
ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2013 

 
 

УДК 622.72 
© И.В. Кузьмин, 2013 
 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА  
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВАЛКОВОЙ  
ДРОБИЛКИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ  
В СХЕМАХ РУДОПОДГОТОВКИ  
ОКИСЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗИСТЫХ  
КВАРЦИТОВ 
 

Изучены дробимость и измельчаемость пробы окисленной железной руды при использовании дробилок стандартной конструкции и лабораторной валковой дробилки высокого давления LABWAL 250Х100 фирмы Thyssen Krupp Polysius. Приведенные данные показывают, что при измельчении продуктов дробления валковых 
дробилок высокого давления абсолютная величина снижения удельных затрат 
полезной энергии составила 3,9 кВт·ч/т при крупности питания шаровых мельниц -5+0 мм и 3,3 кВт·ч/т при крупности питания шаровых мельниц -10+0 мм 
(80% -6 мм, работа валковых дробилок высокого давления в открытом цикле). 
Ключевые слова: Окисленные железистые кварциты, валковая дробилка высокого давления. 
 
В настоящее время технология рудоподготовки на базе использования валковой дробилки высокого давления является доминирующей в проектах железорудных обогатительных фабрик, перерабатывающих магнетитовые и окисленные железные руды [1]. 
Из 13 новейших проектов железорудных ГОКов мира, намеченных к пуску или уже состоявшихся, 12 базируются на технологии пресс-валкового дробления [1]. 
Целью настоящей работы является технологическая оценка 
использования валковой дробилки высокого давления при рудоподготовке окисленной железной руды одного из месторождений 
России. 
Практика показывает, что материал, издробленный в валковой дробилке высокого давления, измельчается в шаровых мельницах с меньшими затратами энергии вследствие уменьшения 
крупности дробленой руды, поступающей в мельницу, и нарушения структуры кристаллов горных пород. 
Исследования по применению валковых дробилок высокого 
давления выполнялись на лабораторной дробилке фирмы Thyssen 

Krupp Polysius LABWAL 250x100 в ЗАО «Механобр инжиниринг». Дробилка имеет два валка диаметром 250 мм и длиной 100 
мм, поверхность которых футерована зубцами из карбида вольфрама цилиндрической формы диаметром ~5 мм. 
Давление на валки передается через поршни гидравлической 
системы и может регулироваться в пределах от 10 до 100 и более 
бар. В качестве пружин, обеспечивающих поддержание определенной величины зазора между валками при пропускании материала через дробилку, используются компенсаторы, заполненные 
азотом. Дробилка позволяет дробить материал максимальной 
крупностью 12 мм, ширина зазора между валками регулируется в 
пределах от 1 до 6 мм. 
Дробилка укомплектована двумя электродвигателями мощностью по 15 кВт каждый с преобразователем частоты, позволяющим плавно регулировать скорость вращения валков с линейной скоростью от 0,16 до 0,65 м/с (от 12 до 48 об/мин). 
Паспортная производительность дробилки составляет 1—
4 т/ч в зависимости от прочности и крупности материала, величины зазора между валками и скорости их вращения. 
Для регистрации давления на валках, времени работы под 
нагрузкой, расхода общей и полезной энергии дробилка оснащена системой датчиков, которые подключены к компьютеру. На 
его экране отражаются и оформляются в табличном виде результаты эксперимента, которые вместе с гранулометрическими характеристиками исходного и дробленого материала являются исходными данными для определения промышленного типоразмера 
дробилки, прогноза гранулометрической характеристики дробленого материала. 
Этот расчет производится непосредственно фирмой Thyssen 
Krupp Polysius по специальным программам на основе имеющейся у фирмы обширной базы данных результатов работы промышленных валковых дробилок высокого давления. 
Исследования выполнялись на пробе руды железистых кварцитов крупностью -70+0 мм. 
Проба содержала 49,8 % гематита и мартита, 7,5 % магнетита, 37 % кварца, 4 % гидроокислов железа. Из остальных минералов наблюдаются рудные и нерудные карбонаты, зеленая слюдка, 
апатит и пирит. 

Изучение дробимости и измельчаемости пробы окисленной железной руды при использовании дробилок стандартной 
конструкции. 
Дробимость руды исследовалась в лабораторной щековой 
дробилке 200х125 мм стандартной конструкции. 
В качестве критерия дробимости был принят индекс чистой 

работы дробления по Бонду Wi, 
0,5
кВт ч мкм
т

⋅
. 

Опыты дробления в щековой дробилке проводились при ширине выходной щели в пределах 8-9 мм в замкнутом цикле с грохотом для получения готового продукта крупностью -16+0 мм. 
Индекс чистой работы по Бонду определялся по формуле: 

80

80

80
10
1

i
E F
W
F
P

=
⎛
⎞
−
⎜
⎟
⎝
⎠

, 
0,5
кВт ч мкм
т

⋅
,  

где E — затраты полезной энергии на дробление 1 т исход
ного питания, кВт ч
т
⋅
; F80, P80 — размеры квадратных отверстий 

сит, через которые проходит 80 % исходного питания и разгрузки 
дробилки, мкм. 
Удельный расход полезной энергии E дробления в щековой 

дробилке, составил 0,86 кВт ч
т

⋅
, а индекс чистой работы дробле
ния по Бонду получился равным 16,6 
0,5
кВт ч мкм
т

⋅
. 

Для подготовки руды к исследованиям измельчаемости в лабораторной шаровой мельнице по методике института «Механобр» готовый продукт дробления щековой дробилки додрабливался в валковой дробилке стандартной конструкции в замкнутом 
цикле с грохотом до крупности -5+0 мм. 
Удельный расход полезной энергии E дробления в валковой 

дробилке стандартной конструкции, составил 1,26 кВт ч
т

⋅
,а ин
декс чистой работы дробления по Бонду получился равным 17,1 

0,5
кВт ч мкм
т
⋅
. 

Дробленая руда после тщательного перемешивания была 
разделена на рабочие классы крупности -5+3, -3+1, -1+0,5 
и -0,5+0 мм, из которых, согласно их выходам, составлялись навески для проведения опытов измельчаемости для поддержания 
одинакового гранулометрического состава исходного материала, 
определения насыпной плотности и гранулометрической характеристики исходного питания. 
Измельчение проводилось до крупности готового продукта 
-0,2 мм 
и 
-0,074 мм 
в 
лабораторной 
шаровой 
мельнице 
300х200 мм. По результатам проведенных испытаний определялись индекс чистой работы измельчения по Бонду Wi, 

0,5
кВт ч мкм
т
⋅
 и величина удельной производительности по вновь 

образованному классу -0,074 мм q, 
3
кг
дм ч . 

Время каждого последующего цикла измельчения рассчитывалось на основании данных о скорости образования расчетного 
класса предыдущего цикла. После стабилизации показателей измельчения (обычно 10-15 циклов измельчения) определялась гранулометрическая характеристика готового продукта измельчения. 
Процесс измельчения до заданной крупности считался установившимся, когда стабилизировался выход готового продукта 
по массе, составляя 1/3 исходной навески, и скорость образования расчетного класса крупности 0,2 мм или 0,074 мм. 
Расход потребляемой на измельчение энергии определялся с 
помощью трехфазного счетчика. 
Средняя величина индекса чистой работы измельчения в ша
ровой мельнице по Бонду получилась равной 18,0 
0,5
кВт ч мкм
т
⋅
. 

Изучение дробимости и измельчаемости пробы окисленной железной руды при использовании валковой дробилки 
высокого давления. 
При постановке опытов дробления в валковой дробилке высокого давления LABWAL, с одной стороны, преследовалась 
цель определения технологических и энергетических показателей 
дробимости пробы окисленной железной руды, а с другой стороны, требовалось приготовить руду, прошедшую через валки вы

сокого давления, для оценки измельчаемости ее в лабораторной 
шаровой мельнице по методике института «Механобр». 
Поэтому опыты проводились при работе дробилки LABWAL 
как в открытом цикле, так и в замкнутом цикле с грохотом для 
приготовления материала для опытов измельчаемости крупностью -5+0 мм. 
Средняя величина индекса чистой работы дробления по Бон
ду получилась равной 46,4 
0,5
кВт ч мкм
т

⋅
, что по сравнению с ве
личиной индекса чистой работы дробления в дробилках стан
дартной конструкции 16,6 
0,5
кВт ч мкм
т

⋅
 выше в 2,8 раза. При 

этом содержание классов менее 0,5 мм в продуктах крупностью 
-5+0 мм также значительно различалось. В готовом продукте 
дробилки LABWAL оно составило 29,6 % против 18,2 % в готовом продукте валковой дробилки стандартной конструкции. 
Продукт дробления валковой дробилки LABWAL крупностью -5+0 мм после перемешивания был разделен на рабочие 
классы крупности -5+3, -3+1, -1+0,5 и -0,5+0 мм, из которых затем составлялись навески для опытов измельчаемости. 
Измельчение проводилось до крупности -0,2 мм и -0,074 мм. 
Средняя величина индекса чистой работы измельчения по 
Бонду пробы руды, издробленной в лабораторной валковой дро
билке высокого давления, получилась равной 14,8 
0,5
кВт ч мкм
т

⋅
 

против 18,0 
0,5
кВт ч мкм
т
⋅
 — для пробы руды, издробленной в ла
бораторной валковой дробилке стандартной конструкции. 
Это свидетельствует о значительном снижении энергозатрат 
при измельчении руды, издробленной в валковой дробилке высокого давления. 
Сравнение общих удельных затрат полезной энергии по 
различным вариантам схем рудоподготовки. 
В результате проведенных сопоставительных исследований 
дробимости и измельчаемости пробы окисленной железной руды 
были получены следующие величины индексов чистой работы 
дробления и измельчения по Бонду: 

— индекс чистой работы дробления в дробилках стандарт
ной конструкции — 16,6 
0,5
кВт ч мкм
т

⋅
; 

— индекс чистой работы измельчения продуктов дробления 

в дробилках стандартной конструкции — 18,0 
0,5
кВт ч мкм
т

⋅
; 

— индекс чистой работы дробления в валковых дробилках 

высокого давления — 46,4 
0,5
кВт ч мкм
т

⋅
; 

— индекс чистой работы измельчения продуктов дробления 

в валковых дробилках высокого давления — 14,8 
0,5
кВт ч мкм
т

⋅
. 

Полученные энергетические критерии послужили основой 
для расчета и сравнения расчетных значений общих удельных затрат полезной энергии и по отдельным операциям трех вариантов 
схем рудоподготовки, включая применение валковых дробилок 
высокого давления. 
В качестве базового был принят вариант рудоподготовки, 
включающий трехстадиальное дробление в конусных дробилках 
с замкнутым циклом в последней стадии до конечной крупности 16+0 мм и последующее измельчение в шаровых мельницах до 
конечной крупности 80 % класса менее 100 мкм (рис. 1). 
На рис. 2 и 3 представлены схемы рудоподготовки с использованием валковой дробилки высокого давления. По варианту на 
рис. 2 дробленая руда крупностью -16,+0 мм додрабливается в 
валковой дробилке высокого давления в открытом цикле до 
крупности 80 % класса менее 6 мм с последующим измельчением 
в шаровых мельницах до крупности 80 % класса менее 100 мкм. 
По варианту на рисунке 3 дробленая руда крупностью -16+0 мм 
додрабливается в валковой дробилке высокого давления в замкнутом цикле с грохотами до конечной крупности -5+0 мм и последующим измельчением в шаровых мельницах до конечной 
крупности 80 % класса менее 100 мкм. 
Расчетные значения удельных энергозатрат по операциям 
для трех вариантов схем рудоподготовки представлены в табл. 1. 
Согласно приведенным данным при измельчении продуктов 
дробления валковых дробилок высокого давления абсолютная  

Рис. 1. Принципиальная схема базового варианта рудоподготовки 
 

Рис. 2. Принципиальная схема рудоподготовки с использованием валковой 
дробилки высокого давления для додрабливания готового продукта мелкого 
дробления до -10+0 мм (80 % -6 мм) в открытом цикле 

величина снижения удельных затрат полезной энергии составила 
3,9 при крупности питания шаровых мельниц -5+0 мм и 3,3 
кВт ч
т
⋅
 при крупности питания шаровых мельниц -10+0 мм (ра
бота валковых дробилок высокого давления в открытом цикле). 
Исключая дополнительные затраты полезной энергии на дробление в валковой дробилке высокого давления, соответственно рав
ные 3,2 и 1,35 кВт ч
т
⋅
, снижение удельных затрат полезной энергии 

на весь передел рудоподготовки составит 3,9-3,2=0,7 кВт ч
т

⋅
  

 

 
Рис. 3. Принципиальная схема рудоподготовки с использованием валковой 
дробилки высокого давления для додрабливания готового продукта мелкого 
дробления до -5+0 мм (80 % -3500 мкм) в замкнутом цикле с грохотами