Штамповая мельница (или батарея штампов или штамповочный стан ) — это тип мельничной машины , которая измельчает материал путем толчения, а не измельчения , либо для дальнейшей обработки, либо для извлечения металлических руд. Разбивание материала — это тип единичной операции .
Штамповая мельница состоит из набора тяжелых стальных ( в некоторых случаях железо - деревянных ) штампов, свободно удерживаемых вертикально в раме, в которой штампы могут скользить вверх и вниз. Они поднимаются кулачками на горизонтальном вращающемся валу . Когда кулачок движется из-под штампа, штамп падает на руду внизу, дробя породу, и процесс подъема повторяется при следующем проходе кулачка.
Каждый набор из одной рамки и штампа иногда называют «батареей» или, что сбивает с толку, «штампом», а мельницы иногда классифицируют по количеству штампов, например, «10-штамповая мельница» имеет 10 наборов. Обычно они располагаются линейно, но когда мельница увеличивается, может быть построена новая линия из них, а не продлена линия. Заброшенные мельничные участки (как задокументировано промышленными археологами ) обычно имеют линейные ряды фундаментных наборов в качестве своей наиболее заметной видимой особенности, поскольку общая высота аппарата может превышать 20 футов, что требует больших фундаментов. Штампы обычно располагаются в наборах по пять.
Некоторые приложения по переработке руды используют большое количество воды, поэтому некоторые штамповочные заводы располагаются вблизи естественных или искусственных водоемов. Например, Redridge Steel Dam была построена для снабжения штамповочных заводов технологической водой. California Stamp дебютировал на ярмарке середины лета в Сан-Франциско 1894 года. Это был первый тип, который вырабатывал электроэнергию, работая на паровом котле, работавшем на древесном топливе. Пар приводил в движение колеса и ремни; генератор, который также приводился в действие паром, обеспечивал электроэнергией верхнее освещение. Это был большой плюс для горнодобывающей компании, позволяя увеличить время производства.
Основные компоненты для водяных дробилок – водяные колеса , кулачки и молоты – были известны в эллинистическую эпоху в регионе Восточного Средиземноморья . [1] Древние кулачки присутствуют в ранних водяных автоматах с третьего века до нашей эры. [2] Отрывок из «Естественной истории» римского ученого Плиния (NH 18.23) указывает на то, что водные песты стали довольно широко распространены в Италии к первому веку нашей эры: «Большая часть Италии использует некованый пестик, а также колеса, которые вода вращает, проходя мимо, и молоток [mola]». [2] Эти молотки использовались для измельчения и шелушения зерна . [2] Зернодробилки с пестами, а также обычные водяные мельницы , также засвидетельствованы вплоть до середины пятого века в монастыре, основанном Романом Кондатом в отдаленном регионе Юра , что указывает на то, что знание молотков продолжалось и в раннем Средневековье . [2] Помимо сельскохозяйственной обработки, археологические свидетельства также убедительно свидетельствуют о существовании отбойных молотков в римской металлообработке. В Икхэме в Кенте была раскопана большая металлическая головка молотка с механическими деформациями в районе, где также были обнаружены несколько римских водяных мельниц и свалок металлических отходов. [2]
Однако самое широкое применение штамповочных мельниц, по-видимому, имело место в римской горнодобывающей промышленности, где руда из глубоких жил сначала измельчалась на мелкие куски для дальнейшей обработки. [3] Здесь регулярность и расстояние между большими углублениями на каменных наковальнях указывают на использование кулачковых штампов для руды, очень похожих на устройства поздней средневековой горнодобывающей промышленности. [3] [4] Такие механически деформированные наковальни были найдены на многочисленных римских серебряных и золотых рудниках в Западной Европе , в том числе в Долаукоти ( Уэльс ) и на Пиренейском полуострове , [3] [4] [5] , где датируемые образцы относятся к 1-му и 2-му векам н. э. [6] В Долаукоти эти штамповочные мельницы были гидравлическими, а возможно, и на других римских рудниках, где широкомасштабное использование техники замалчивания и промывки грунта означало, что большие объемы воды были напрямую доступны для питания машин. [3] [7]
Штамповые мельницы использовались шахтерами в Самарканде еще в 973 году. Они использовались в средневековой Персии для дробления минеральных руд. К 11 веку штамповые мельницы были широко распространены во всем средневековом исламском мире , от исламской Испании и Северной Африки на западе до Центральной Азии на востоке. [8]
Водяные и механизированные отбойные молоты вновь появились в средневековой Европе к XII веку. Их использование было описано в средневековых письменных источниках Штирии (в современной Австрии), один из которых датируется 1135 годом, а другой — 1175 годом. Оба текста упоминают использование вертикальных штамповочных мельниц для дробления руды. Средневековые французские источники 1116 и 1249 годов оба записывают использование механизированных штамповочных молотов , используемых при ковке кованого железа . [9] Средневековые европейские штамповочные молоты к XV веку чаще всего имели форму вертикальной пестической штамповочной мельницы. [10] Известный художник и изобретатель эпохи Возрождения Леонардо да Винчи часто делал наброски штамповочных молотов для использования в кузницах и даже в машинах для резки напильников, типа вертикальной пестической штамповочной мельницы. Самая старая европейская иллюстрация кузнечного молота- мартинета , возможно, находится в Historia de Gentibus Septentrionalibus Олафа Магнуса , датируемой 1565 годом нашей эры. На этой гравюре на дереве изображены три мартинета и водяное колесо, работающие над деревянными и кожаными мехами кричной печи osmund (sv). Лежащий кузнечный молот впервые был изображен в европейском искусстве на иллюстрации Сандрарта и Зонки (датированной 1621 годом нашей эры). [11]
Водяные штамповочные мельницы проиллюстрированы в книге 8 De Re Metallica Георга Агриколы , опубликованной в 1556 году. [12] Мельницы, показанные Агриколой, были в основном деревянными, за исключением использования железных башмаков на конце каждого штампа. Кулачковый вал был установлен непосредственно на оси водяного колеса , а штампы обычно были расположены в группах по три, причем каждое колесо приводило в движение одну или две группы.
Первая штамповочная мельница в США была построена в 1829 году на руднике Capps около Шарлотты, Северная Каролина . [13] Они были распространены в регионах добычи золота , серебра и меди в США в конце 19-го и начале 20-го веков, в операциях, где руда дробилась в качестве прелюдии к извлечению металлов. Во второй половине 19-го века во многих приложениях они были заменены более эффективными методами. Однако их простота означала, что они использовались в отдаленных районах для переработки руды вплоть до 20-го века. (В рекламе некоторых мельниц в 19-м веке подчеркивалось, что их можно было разобрать, упаковать мулом по частям и собрать на месте с помощью только простых инструментов.) Штамповочные мельницы все еще используются в Колумбии кустарными шахтерами, они приводятся в действие электродвигателями.
Корнуоллские штампы — это штамповые мельницы, которые были разработаны в Корнуолле для использования в добыче олова примерно в 1850 году. Корнуоллские штампы использовались для дробления небольших кусков руды в материал, похожий на песок. Штамп был изготовлен из тяжелой древесины с железной «головкой» внизу. Он поднимался кулачками на вращающейся оси и падал на смесь руды и воды, подаваемую в ящик внизу. Головка обычно весила от 4 до 8 центнеров (около 200–400 кг) каждая и обычно располагалась наборами по четыре в деревянных рамах. Маленькие штампы обычно приводились в действие водяными колесами , а более крупные — паровыми двигателями.
Калифорнийские штампы были созданы на основе корнуольских штампов и использовались для калифорнийских золотых рудников. В этих штампах кулачок устроен так, чтобы приподнимать штамп сбоку, так что он заставляет штамп вращаться. Это выравнивает износ башмака у основания штампа. Они были более быстрыми в работе, и одна головка могла раздавить 1,5 тонны руды в отличие от корнуольских штампов, которые могли раздавить только 1 тонну. [ необходимо уточнение ]
Штамповые мельницы использовались в раннем бумажном производстве для подготовки бумажного материала ( целлюлозы ) до изобретения колотушки Холландера и могли произойти от тех, которые использовались при валянии шерсти. [14] Они использовались при обработке масличных семян перед прессованием масла из измельченных семян. Ранние мельницы работали на воде, но мельницы также могут работать на пару или электричестве.
Штамповочным заводом может называться завод, выполняющий штамповку.
