Материал взят с сайта www.hystology.ru

Дробление - дальнейший процесс развития одноклеточной зиготы, в ходе которого образуется многоклеточная бластула, которая состоит из стенки - бластодермы и полости - бластоцеля. В бластодерме различают крышу, дно и расположенную между ними краевую зону. В процессе митотического деления зиготы образуются новые клетки - бластомеры, остающиеся тесно связанными друг с другом.

В начальной стадии дробления многоклеточный организм по своему размеру сходен с зиготой, так как его бластомеры, делясь, не достигают размера исходной клетки. Характер дробления в. эволюционном ряду хордовых различен, что в значительной степени обусловлено количеством и распределением желтка в яйцеклетках.

Дробление может быть полным (голобластическим) или частичным (меробластическим). При голобластическом дроблении принимает участие весь материал зиготы, при меробластическом - только та ее зона, которая лишена желтка.

Полное дробление классифицируют на равномерное и неравномерное. Полное равномерное дробление (рис. 43) характерно для яиц с малым количеством желтка (олиголецитальных) и равномерно расположенным по всей цитоплазме клетки желтком (изолецитальных). Примером такого дробления могут служить ланцетник, аскарида и др. В оплодотворенной яйцеклетке различают два полюса: верхний - анимальный и нижний - вегетативный.

После оплодотворения желток, незначительное количество которого было равномерно распределено то всей цитоплазме, перемещается к вегетативному полюсу. Первая борозда дробления проходит в меридиональном направлении и делит зиготу на два бластомера, которые соответствуют будущей левой и правой половине тела зародыша. Вторая борозда дробления проходит также меридионально под прямым углом к первой, и теперь зародыш состоит из четырех бластомеров. Третья борозда дробления имеет экваториальное направление, поэтому каждый бластомер делится на две части. Такой зародыш построен из восьми бластомеров, при этом четыре из них образовались из вегетативного полюса зиготы, в связи с чем они содержат весь желток зиготы и отличаются большими размерами. Эти бластомеры соответствуют задней части тела; анимальные - четыре - передней части.

Затем появляются две меридиональные борозды, делящие зародыш на 16 бластомеров. Пятое дробление - это две широтные борозды, в составе зародыша 32 бластомера. Они начинают

Рис. 43. Схема расположения борозд дробления у ланцетника (A):

I - зародыш на стадии двух бластомеров; II - зародыш на стадии четырех бластомеров; III - зародыш на стадии восьми бластомеров; IV - зародыш на стадии 16 бластомеров; V - зародыш на стадии 32 бластомеров; VI - зародыш на стадии 64 бластомеров; VII - зародыш на стадии 128 бластомеров. Строение бластулы (Б): 1 - бластодерма; 2 - бластоцель; 3 - дно; 4 - краевая зона; 5 - крыша бластулы.

постепенно отодвигаться друг от друга, контактируя лишь боковыми поверхностями. Внутри зародыша образуется сначала небольшая полость - бластоцель, которая постепенно увеличивается. После шестого дробления образуется 64 клетки, при этом борозды дробления проходят меридионально. После седьмого дробления (возникают четыре широтные борозды) зародыш состоит из 128 бластомеров.

Позднее синхронность в делении зародыша нарушается, бластомеры отодвигаются на периферию и располагаются в один слой, формируя бластодерму, а в центре зародыша образуется бластоцель.

Дробление завершается образованием бластулы, форма которой напоминает шар, заполненный жидкостью. Стенка шара образована клетками бластодермы.

Таким образом, при полном равномерном дроблении материал всей зиготы участвует в делении и после каждого деления (дробления) число клеток (бластомеров) увеличивается вдвое.

В бластодерме дифференцируются следующие участки: крыша, построенная из относительно мелких бластомеров; дно - это более крупные бластомеры и краевая зона, лежащая между дном и крышей бластулы.

Рис. 44. Полное неравномерное дробление зиготы амфибии. Строение бластулы:

1 - микромеры; 2 - макроциты; 3 - бластодерма; 4 - бластоцель.

Полное неравномерное дробление характерно для мезолецитальных (среднее количество желтка) и телолецитальных (желток расположен в вегетативном полюсе) яйцеклеток. Примером этого типа дробления может служить дробление зиготы амфибий (рис. 44).

Дробление начинается с образования двух меридиональных борозд дробления, следующих друг за другом под прямым углом. Они быстро делят лишенный желтка анимальный полюс зиготы на два, а затем на четыре мелких бластомера. Вегетативный полюс, содержавший весь желток зиготы, дробится значительно медленнее, и бластомеры, возникающие здесь, более крупных размеров.

Третья борозда проходит ближе к анимальному полюсу зиготы и имеет широтное направление. Широтные борозды дробления сменяются меридиональными, при этом очень скоро возникает асинхронность и тангенциальность (деление бластомеров в

Рис. 45. Частичное (дискоидальное) дробление зародыша курицы:

А, В - стадии дробления - вид сверху (А - две меридиональные борозды, В - более поздняя стадия дробления); С - разрез зародышевого диска (а, b, с, - краевые клетки, расположенные на желтке; d, e, f, g, h - клетки, изолированные от желтка).

плоскости, параллельной поверхности зиготы) в дроблении, поэтому оно завершается образованием многослойной бластулы. Крыша бластулы построена из мелких бластомеров, именуемых микромерами. Дно состоит из крупных бластомеров - макромеров. Весь желток локализован в макромерах. Бластоцель сдвинут к анимальному полюсу и уменьшен в размере. Бластула, образовавшаяся в процессе голобластического (полного) дробления, носит название целобластулы.

Частичное, или меробластическое (дискоидальнее), дробление распространено у рыб, рептилий, птиц и характерно для полилецитальных (много желтка) и телолецитальных яиц (рис. 45).

В дроблении участвует только лишенный желтка поверхностный слой анимального полюса зиготы, так как здесь находятся ядро клетки и цитоплазма без желтка. Вся остальная часть зиготы загружена желтком и поэтому не дробится.

Первые две меридиональные борозды проходят через анимальный полюс под углом один к другому. Они не распространяются на вегетативный полюс, в связи с чем последний остается неразделенным на бластомеры. Меридиональные борозды сменяются широтными и тангенциальными. Бластомеры, образовавшиеся к ходе дробления, располагаются на желтке в один слой. Этот слой называется зародышевым диском, поэтому дробление получило название дискоидального.

На построение тела зародыша используется только его центральная часть - зародышевый щиток. Остальная часть зародышевого диска участвует в образовании временных (провизорные) органов - зародышевых оболочек, которые создают благоприятные условия для развития зародыша.

Дробление завершается образованием бластулы, у которое бластоцель имеет вид узкой щели и сдвинут к анимальному полюсу. Крыша бластулы построена из бластомеров. Краевая зона - это интенсивно делящиеся клетки (бластомеры) периферической зоны зародышевого диска. Дном является неразделенный на бластомеры желток вегетативного полюса зиготы. Такой тип бластулы называется дискобластулой.

Таким образом, из приведенного материала следует, что у хордовых имеется определенная зависимость между количеством желтка в яйцеклетках и характером дробления. Оно изменяется от полного (голобластического) к частичному (меробластическому), а бластула - от целобластулы к диско бластуле.

Общими свойствами развивающихся зародышей всех классов животных на стадии дробления являются постепенное увеличение числа клеток, а следовательно, и ДНК, так как дочерние клетки всегда диплоидные; увеличение площади клеточных поверхностей; возрастание региональных различий клеточных популяций.

Биологическое значение дробления

• Переход к многоклеточности
• Увеличение ядерно-цитоплазматического отношения

Характерные черты дробления

Дробление как особый этап онтогенеза животных имеет характерные черты, которые свойственны большинству животных, но могут отсутствовать у некоторых групп.

1. Бластомеры делятся очень быстро (у дрозофилы - раз в 20 минут) и более или менее синхронно.
2. Интерфаза сокращена до S-периода; в связи с этим транскрипция собственных генов зародыша полностью подавлена, транскрибируются только запасённые в яйцеклетке материнские мРНК.
3. Между делениями нет периода роста, так что общая масса зародыша не растёт.

По всем этим характеристикам дробление млекопитающих резко отклоняется от типичного. Бластомеры делятся у них медленно, синхронность нарушается уже после 1-2 делений, в это же время активируется собственный геном зародыша.

Классификация типов дробления

На основе ряда существенных характеристик (степень детерминированности, полнота, равномерность и симметрия деления) выделяют ряд типов дробления . Типы дробления во многом определяются распределением веществ (в том числе, желтка) по цитоплазме яйца и характером межклеточных контактов, которые устанавливаются между бластомерами.

Дробление может быть: детерминированным и регулятивным; полным (голобластическим) или неполным (меробластическим); равномерным (бластомеры более-менее одинаковы по величине) и неравномерным (бластомеры не одинаковы по величине, выделяются две - три размерные группы, обычно называемые макро- и микромерами); наконец, по характеру симметрии различают радиальное, спиральное, различные варианты билатеризованных и анархическое дробление. В каждом из этих типов выделяют ряд вариантов.

По степени детерминированности

Детерминированное

Недетерминированное (регулятивное)

По степени полноты делений

Голобластическое дробление

Плоскости дробления разделяют яйцо полностью. Выделяют полное равномерное дробление, при котором бластомеры не различаются по размерам (такой тип дробления характерен для гомолецитальных и алецитальных яиц), и полное неравномерное дробление, при котором бластомеры могут существенно различаться по размерам. Такой тип дробления характерен для умеренно телолецитальных яиц.

Меробластическое дробление

• Дискоидальное

1. ограничено относительно небольшим участком у анимального полюса,
2. плоскости дробления не проходят через всё яйцо и не захватывают желток.

Такой тип дробления типичен для телолецитальных яиц, богатых желтком (птицы , рептилии). Такое дробление называют также дискоидальным , так как в результате дробления на анимальном полюсе образуется небольшой диск клеток (бластодиск).

• Поверхностное

1. ядро зиготы делится в центральном островке цитоплазмы ,
2. получающиеся ядра перемещаются на поверхность яйца , образуя поверхностный слой ядер (синцитиальную бластодерму) вокруг лежащего в центре желтка. Затем ядра разделяются мембранами, и бластодерма становится клеточной.

Такой тип дробления наблюдается у членистоногих .

По типу симметрии дробящегося яйца

Радиальное

Билатеральное

Имеется 1 плоскость симметрии. Типично для аскариды .

Анархическое

Бластомеры слабо связаны между собой, сначала образуют цепочки или бесформенную массу; часто у одного вида встречаются разные варианты расположения бластомеров. Типично для кишечнополостных .

Литература

• Белоусов Л.В. Основы общей эмбриологии. - Москва: Издательство Московского университета: Наука, 2005. - ISBN 5-211-04965-9
• Токин Б.П. Общая эмбриология: Учеб. для биол. спец. ун-тов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1987. - 480 с.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Дробление (эмбриология)" в других словарях:

Дробление: Дробление (технология) измельчение твёрдого тела до определенного размера; Дробление (полиграфия) воспроизведение на оттиске одного и того же печатающего элемента дважды, со смещением; Дробление (эмбриология) ряд… … Википедия

Дробление: Дробление (технология) измельчение твёрдого тела до определенного размера; Дробление (полиграфия) воспроизведение на оттиске одного и того же печатающего элемента дважды, со смещением; Дробление (эмбриология) ряд последовательных… … Википедия

- (от древнегреческого ἔμβρυον, зародыш, «эмбрион»; и λογία, логия) это наука, изучающая развитие зародыша. Зародышем называют любой организм на ранних стадиях развития до рождения или вылупления, или, в случае растений, до момента прорастания.… … Википедия

Дробление: эмбрион млекопитающего. z.p. zona striata, p.gl полярные тельца, a. двуклеточная стадия, b. четырёхклеточная стадия, c. восьмиклеточная стадия, d, e. морула Дробление ряд последовательных митотических делений оплодотворенного… … Википедия

дробление радиальное - ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ДРОБЛЕНИЕ РАДИАЛЬНОЕ – первое дробление меридиональное, проходит в меридиональной плоскости яйца. Второе дробление также меридиональное, оно проходит через главную ось яйца, но под прямым углом к плоскости первого дробления.… …

дробление анархическое - ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ДРОБЛЕНИЕ АНАРХИЧЕСКОЕ [БЕСПОРЯДОЧНОЕ, ХАОТИЧНОЕ] – дробление яиц метагенетических медуз – Oceania armata. Первая борозда дробления меридиональная, врезающаяся, появляется она на анимальном полюсе. Вторая борозда тоже… … Общая эмбриология: Терминологический словарь

дробление гетероквадратное - ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ДРОБЛЕНИЕ ГЕТЕРОКВАДРАТНОЕ – дробление аннелид, моллюсков, немертин, планарий. Неравномерное спиральное дробление, когда клетки основного квартета (первые четыре бластомера) неодинаковы по величине, то и их производные также… … Общая эмбриология: Терминологический словарь

дробление асинхронное - ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ДРОБЛЕНИЕ АСИНХРОННОЕ – дробление яиц телолецитальных (амфибия). Деление вегетативных бластомеров происходит медленней, по сравнению с бластомерами анимального полюса … Общая эмбриология: Терминологический словарь

дробление билатеральное - ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ДРОБЛЕНИЕ БИЛАТЕРАЛЬНОЕ [ДВУСТОРОННЕ СИММЕТРИЧНОЕ] – дробление яиц нематод, коловраток, асцидий. Характеризуется появлением билатеральной симметрии в расположении бластомеров уже на ранних этапах дробления. Каждый бластомер… … Общая эмбриология: Терминологический словарь

дробление голобластическое - ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ДРОБЛЕНИЕ ГОЛОБЛАСТИЧЕСКОЕ [ПОЛНОЕ] – дробление яиц алецитального (плоские черви), изолецитального типа (ланцетник) и некоторых яйцевых клеток телолецитального типа (амфибии). Дробятся все части зиготы. При дроблении вся… … Общая эмбриология: Терминологический словарь

ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ

Сущность стадии дробления. Дробление - это ряд последовательных митотических делений зиготы и далее бластомеров, заканчивающихся образованием многоклеточного зародыша - бластулы. Первое деление дробления начинается после объединения наследственного материала пронуклеусов и образования общей метафазной пластинки. Возникающие при дроблении клетки называют бластомерами (от греч. бласте- росток, зачаток). Особенностью митотических делений дробления является то, что с каждым делением клетки становятся все мельче и мельче, пока не достигнут обычного для соматических клеток соотношения объемов ядра и цитоплазмы. У морского ежа, например, для этого требуется шесть делений и зародыш состоит из 64 клеток. Между очередными делениями не происходит роста клеток, но обязательно синтезируется ДНК.

Все предшественники ДНК и необходимые ферменты накоплены в процессе овогенеза. В результате митотические циклы укорочены и деления следуют друг за другом значительно быстрее, чем в обычных соматических клетках. Сначала бластомеры прилегают друг к другу, образуя скопление клеток, называемое морулой. Затем между клетками образуется полость - бластоцель, заполненная жидкостью. Клетки оттесняются к периферии, образуя стенку бластулы - бластодерму. Общий размер зародыша к концу дробления на стадии бластулы не превышает размера зиготы.

Главным результатом периода дробления является превращение зиготы в многоклеточный односменный зародыш.

Морфология дробления. Как правило, бластомеры располагаются в строгом порядке друг относительно друга и полярной оси яйца. Порядок, или способ, дробления зависит от количества, плотности и характера распределения желтка в яйце. По правилам Сакса - Гертвига клеточное ядро стремится расположиться в центре свободной от желтка цитоплазмы, а веретено клеточного деления - в направлении наибольшей протяженности этой зоны.

В олиго- и мезолецитальных яйцах дробление полное, или голобластическое. Такой тип дробления встречается у миног, некоторых рыб, всех амфибий, а также у сумчатых и плацентарных млекопитающих. При полном дроблении плоскость первого деления соответствует плоскости двусторонней симметрии. Плоскость второго деления проходит перпендикулярно плоскости первого. Обе борозды первых двух делений меридианные, т.е. начинаются на анимальном полюсе и распространяются к вегетативному полюсу. Яйцевая клетка оказывается разделенной на четыре более или менее равных по размеру бластомера. Плоскость третьего деления проходит перпендикулярно первым двум в широтном направлении. После этого в мезолецитальных яйцах на стадии восьми бластомеров проявляется неравномерность дробления. На анимальном полюсе четыре более мелких бластомера - микромеры, на вегетативном - четыре более крупных - макромеры. Затем деление опять идет в меридианных плоскостях, а потом опять в широтных.

В полилецитальных яйцеклетках костистых рыб, пресмыкающихся, птиц, а также однопроходных млекопитающих дробление частичное, или мероб-ластическое, т.е. охватывает только свободную от желтка цитоплазму. Она располагается в виде тонкого диска на анимальном полюсе, поэтому такой тип дробления называют дискоидальным.

При характеристике типа дробления учитывают также взаимное расположение и скорость деления бластомеров. Если бластомеры располагаются рядами друг над другом по радиусам, дробление называют радиальным. Оно типично для хордовых и иглокожих. В природе встречаются и другие варианты пространственного расположения бластомеров при дроблении, что определяет такие его типы, как спиральное у моллюсков, билатеральное у аскариды, анархичное у медузы.

Замечена зависимость между распределением желтка и степенью синхронности деления анимальных и вегетативных бластомеров. В олиголецитальных яйцах иглокожих дробление почти синхронное, в мезолецитальных яйцевых клетках синхронность нарушена после третьего деления, так как вегетативные бластомеры из-за большого количества желтка делятся медленнее. У форм с частичным дроблением деления с самого начала асинхронны и бластомеры, занимающие центральное положение, делятся быстрее.

Рис. 7.2. Дробление у хордовых животных с разным типом яйцеклетки.

А - ланцетник; Б - лягушка; В - птица; Г - млекопитающее:

I -два бластомера, II- четыре бластомера, III- восемь бластомеров, IV- морула, V- бластула;

1 -борозды дробления, 2 -бластомеры, 3- бластодерма, 4- бластоиель, 5- эпибласт, 6- гипобласт, 7-эмбриобласт, 8- трофобласт; размеры зародышей на рисунке не отражают истинных соотношений размеров

Рис. 7.2. Продолжение

К концу дробления образуется бластула. Тип бластулы зависит от типа дробления, а значит, от типа яйцеклетки. Некоторые типы дробления и бластул представлены на рис. 7.2 и схеме 7.1. Более подробное описание дробления у млекопитающих и человека см. разд. 7.6.1.

Особенности молекулярно-генетических и биохимических процессов при дроблении. Как было отмечено выше, митотические циклы в периоде дробления сильно укорочены, особенно в самом начале.

Например, весь цикл деления в яйцах морского ежа длится 30-40 мин при продолжительности S-фазы всего 15 мин. gi- и 02-периоды практически отсутствуют, так как в цитоплазме яйцевой клетки создан необходимый запас всех веществ, и тем больший, чем она крупнее. Перед каждым делением происходит синтез ДНК и гистонов.

Скорость продвижения репликационной вилки по ДНК в ходе дробления обычная. Вместе с тем в ДНК бластомеров наблюдается больше точек инициации, чем в соматических клетках. Синтез ДНК идет во всех репликонах одновременно, синхронно. Поэтому время репликации ДНК в ядре совпадает с временем удвоения одного, притом укороченного, репликона. Показано, что при удалении из зиготы ядра дробление происходит и зародыш доходит в своем развитии почти до стадии бластулы. Дальнейшее развитие прекращается.

В начале дробления другие виды ядерной активности, например транскрипция, практически отсутствуют. В разных типах яиц транскрипция генов и синтез РНК начинаются на разных стадиях. В тех случаях, когда в цитоплазме много различных веществ, как, например, у земноводных, транскрипция активируется не сразу. Синтез РНК у них начинается на стадии ранней бластулы. Напротив, у млекопитающих синтез РНК уже начинается на стадии двух бластомеров.

В периоде дробления образуются РНК и белки, аналогичные синтезируемым в процессе овогенеза. В основном это гистоны, белки клеточных мембран и ферменты, необходимые для деления клеток. Названные белки используются сразу же наравне с белками, запасенными ранее в цитоплазме яйцеклеток. Наряду с этим в период дробления возможен синтез белков, которых не было ранее. В пользу этого свидетельствуют данные о наличии региональных различий в синтезе РНК и белков между бластомерами. Иногда эти РНК и белки начинают действовать на более поздних стадиях.

Важную роль в дроблении играет деление цитоплазмы - цитотомия. Она имеет особое морфогенетическое значение, так как определяет тип дробления. В процессе цитотомии сначала образуется перетяжка с помощью сократимого кольца из микрофиламентов. Сборка этого кольца проходит под непосредственным влиянием полюсов митотического веретена. После цитотомии бластомеры олиголецитальных яиц остаются связанными между собой лишь тоненькими мостиками. Именно в это время их легче всего разделить. Это происходит потому, что цитотомия ведет к уменьшению зоны контакта между клетками из-за ограниченной площади поверхности мембран

Сразу после цитотомии начинается синтез новых участков клеточной поверхности, зона контакта увеличивается и бластомеры начинают плотно соприкасаться. Борозды дробления проходят по границам между отдельными участками овоплазмы, отражающим явление овоплазматической сегрегации. Поэтому цитоплазма разных бластомеров различается по химическому составу.

Дроблением и измельчением называются процессы умень-шения размеров кусков или зерен полезных ископаемых пу-тем разрушения их под действием внешних сил.

В зависимости от характера внешних силразличают сле-дующие применяемые в промышленности процессы:

- обычное дробление и измельчение, осуществляемое за счет использования обычных механических сил;

- самоизмельчение при взаимном воздействии зерен друг на друга;

- электрогидравлическое дробление под действием удар-ных волн , возникающих при прохождении электрического за-ряда через жидкость;

- взрывное дробление или измельчение, основанное на рас-паде пород под действием внутренних сил растяжения при быстром снятии с них внешнего давления;

- вибрационное измельчение в поле вибрационных сил;

- центробежное измельчение в центробежном поле;

- струйное измельчение за счет кинетической энергии дви-жущихся с высокой скоростью навстречу друг другу частиц.

Наиболее широко из них используется на предприятиях цветной, черной, угольной, горно-химической, строительной и других отраслей промышленности обычное дробление, из-мельчение и самоизмельчение.

Принципиальной разницы между процессами дробления и измельчения нет. Условно считают, что при дроблении полу-чают продукты крупнее, а при измельчении мельче 5 мм. Для дробления применяют дробилки, а для измельчения - мельницы.

Процессы дробления и измельчения по своему назначе-нию могут быть подготовительными и самостоятельными .

Целью подготовительного дробления и измельчения по-лезных ископаемых перед их обогащением является раскры-тие (разъединение) минералов при минимальном их переиз-мельчении в результате разрушения минеральных сростков. Конечная крупность дробления или измельчения определяется крупностью вкрапленности извлекаемых минералов. Чем пол-нее раскрыты зерна разделяемых минералов, тем эффективнее последующий процесс обогащения. В некоторых случаях, да-же при достаточно полном раскрытии минералов, необходи-мость подготовительного дробления или измельчения обу-словлена технико-экономическими соображениями или огра-ничениями по крупности, свойственными применяемому ме-тоду обогащения. Например, максимальная крупность мате-риала при сухом магнитном обогащении не должна превы-шать 50 мм.

Дробление и измельчение называются самостоятельными, если получаемый продукт не подвергается обогащению, а яв-ляется товарным и подлежит непосредственному использова-нию (угли перед их коксованием; известняки и доломиты, ис-пользуемые в качестве флюсов; камень при изготовлении щеб-ня и др.). Крупность дробленых или измельченных продук-тов в этом случае определяется предъявляемыми к ним конди-циями (ТУ, ГОСТами).

Если минералы обладают резко различными физико-ме-ханическими свойствами, то в результате дробления или из-мельчения более твердые и прочные из них будут представле-ны более крупными кусками и зернами, чем хрупкие и менее твердые минералы. Такое дробление или измельчение называ-ется избирательным и применяется перед обогащением по крупности.

Размер максимальных кусков руды или угля, поступаю-щих с горных цехов на обогатительные фабрики, достигает 1000-1500 мм, тогда как необходимая крупность материала, поступающего на обогащение, обычно менее 10 мм, а при ис-пользовании флотационных методов она может быть меньше 0,1 мм. Добиться сокращения размера кусков с 1500 до 0,1 мм за один прием практически невозможно, поэтому дробление и измельчение осуществляются стадиально.

Интенсивность процесса дробления в каждой стадии ха-рактеризуется степенью дробления i i равной отношению раз-меров максимальных кусков в исходном D m ах и дробленом d m а x продуктах, т. е.:

Общая степень дробления равна произведению степеней дробления всех стадий:

В зависимости от крупности дробимого материала и дробленого продукта различают:

- крупное дробление (от 1500-300 до 350-100 мм), или пер-вая стадия дробления (i обычно не более 5);

- среднее дробление (от 350-100 до 100-40 мм), или вто-рая стадия дробления (i не более 8-10);

- мелкое дробление (от 100-40 до 30-5 мм), или третья ста-дия дробления (i не более 10).

Измельчение также осуществляется обычно в несколько стадий. Степень измельчения при этом оценивают или соот-ношением размеров максимальных зерен в исходном и из-мельченном продуктах, или процентным содержанием опре-деленного класса крупности (+0,100 мм; -0,074 или -0,044 мм) в измельченном продукте. Измельчение считают грубым, если содержание класса -0,074 мм в измельченном продукте составляет 20-40 %, и тонким, если его содержание превышает 75 %.

Дробление и особенно измельчение являются весьма энергоемкими процессами, потребляющими более половины всей энергии, расходуемой на обогатительной фабрике. По-этому при осуществлении их на практике всегда руковод-ствуются принципом: «Не дробить ничего лишнего». И если в исходном продукте содержится достаточное количество гото-вого класса, то его выделяют перед дроблением или измель-чением путем грохочения или классификации.

Определение величины энергии, затрачиваемой на преодоление внутренних сил сцепления зерен при их разрушении, является одной из основных задач в теории дробления и измельчения.

Для изменения междуатомного расстояния в структурной решетке кристаллического твердого тела требуется работа деформации (сжа-тие, растяжение, сдвиг или изгиб). В пределах упругости атомы возвращаются в свое первоначальное положение. В горных породах предел упругости и предел разрушения часто совпадают.

В зернах горных пород действуют силы сцепления внутри кри-сталлов и силы между отдельными кристаллами. Они имеют одина-ковую физическую природу и различаются между собой только величиной. Первые силы во много раз превышают вторые.

Все горные породы содержат в себе зоны ослабления (дефекты) структуры микро- и макротрещины, что в большой степени влияет на зерновой состав продуктов измельчения и удельный расход энергии.

Таким образом, величина внутренних сил взаимного сцепления частиц горной породы, которые необходимо преодолеть при ее дроблении или измельчении, определяется природой и структурой кристаллов, входя-щих в состав этой породы, а также величиной дефектов структуры, микро- и макротрещин.

Процесс дробления и измельчения горных пород вначале про-исходит по трещинам и наиболее слабым местам после перехода за предел прочности нормальных и касательных напряжений, возни-кающих в материале. Затем идет разрушение более однородной массы. При весьма тонком измельчении сопротивление материала разруше-нию резко возрастает.

Энергия, идущая на дробление и измельчение, расходуется на упругую деформацию разрушаемых зерен, рассеивается в окружа-ющее пространство в виде тепла и на образование новой поверхности и превращается в свободную поверхностную энергию измельченных зерен.

По Кирпичеву-Кику , расход энергии на дробление материала пропорционален его объему или массе (весу).

При деформациях сжатия, растяжения и изгиба, когда действуют нормальные напряжения, работа разрушения одного крупного куска с малой степенью дробления пропорциональна изменению его объема Δv

Так как Δv пропорционально первоначальному объему куска Δv = k 1 v , то

где k, k 1 , k 2 , k к и k 0 — коэффициенты пропорциональности; М — масса (вес) куска; D — диаметр куска.

Таким образом, работа дробления пропорциональна объему или массе дробимого зерна.

Уравнения (3.4) и (3.5) справедливы при дроблении крупных кусков с малой степенью дробления, когда величиной энергии, расходуемой на образование новой поверхности, можно пренебречь.

Предположим, что в дробление поступает G т исходного материала, состоящего из зерен различной крупности и формы.

Определим работу дробления G т материала по отдельным стадиям (условия аналогичны предыдущему случаю).

Работа дробления G т материала, состоящего из N кусков одина-ковой массы М, равна (по формуле Кирпичева-Кика):

При i = r n работа дробления по стадиям составит:

Работа дробления G т материала при общей степени дробления i равна

Подставив п в формулу (3.59), получим

По Риттингеру работа, затраченная на измельчение, пропорциональна величине вновь образованной поверхности. Пред-положим, что зерно в виде куба с ребром D разрушается до куба с ребром d. Число полученных кубов

Поверхности куба S 1 и полученных кубов S 2 соответственно равны:

Вновь образованная поверхность

где i — степень измельчения.

Работа, расходуемая на измельчение этого зерна, равна

где А 0 — работа образования единицы новой поверхности.

Работа измельчения пропорциональна поверхности дробимого зерна.

Удельная работа А 0 образования новой поверхности зависит от природы материала, его крупности, степени и способа измельчения.

Закон Риттингера справедлив при измельчении полезных ископае-мых с большими степенями, когда энергия расходуется на образова-ние новой поверхности. В этом случае энергия расходуется в основном на деформацию сдвига при переходе касательных напряжений за предел прочности. Закон Риттингера не учитывает изменения сопро-тивления материала измельчению в данной мельнице по мере умень-шения его крупности.

Предположим, что в измельчение поступает Q исходного материала, состоящего из зерен различной крупности и формы. Пусть D и d — средние диаметры зерен до и после измельчения; во всех стадиях одинаковая степень измельчения r , а число стадий равно п, т. е.

где i — общая степень измельчения.

Тогда работу измельчения Q тонн материала по отдельным ста-диям согласно закону Риттингера можно определить по формулам.

где δ — плоскость материала; - коэффициенты пропорциональности.

Общая работа измельчения

Сумма членов геометрической прогрессии со знаменателем г равна

Следовательно,

По Ребиндеру , работа, затрачиваемая на измельчение материала, представляет собой сумму работ, расходуемых на его деформацию и на образование новой поверхности:

где А Д — работа упругих деформаций; А S — работа образования новой поверхности; k — коэффициент пропорциональности, пред-ставляющий собой работу деформации в единице деформируемого объема зерна; Δv — изменение объема деформируемого зерна; А 0 — коэффициент пропорциональности, представляющий собой затрату работы на образование единицы новой поверхности; ΔS — вновь образованная поверхность при измельчении.

По Ребиндеру, процесс упругой деформации тела характеризуется наведением в нем новой поверхности (трещины). При предельной объемной концентрации в теле трещин наступает его разрушение. Между процессами упругой деформации и разрушения с точки зрения образования поверхности разницы не существует.

Установленная П. А. Ребиндером зависимость позволяет рас-сматривать процесс измельчения как единое целое и в то же время анализировать его. Работа образования новой поверхности А S является полезной, а работа упругих деформаций A Д — потерей.

Тогда коэффициент полезного процесса измельчения

Таким образом, для повышения к. п. д. измельчения следует:

По возможности увеличивать А S (т. е. измельчать материал при максимальном перенапряжении);

Применять поверхностно-активные вещества, которые снижают предел упругих напряжений.

Между дроблением крупных кусков с малой степенью, описыва-емым уравнением (3.3), и измельчением с большой степенью, описы-ваемым уравнением (3.8), имеются крупное, среднее и мелкое дробле-ние со средними степенями дробления, для которых необходимо учитывать обе составляющие уравнения (3.10). Для превращения правой части этого уравнения в одночлен сделано допущение, что работа, расходуемая на дробление, пропорциональна среднему геометрическому из объема и поверхности разрушаемого зерна и составляет

Формула (3.12) выражает работу на дробление по Бонду .

В дальнейшем принимается, что измельчение зерна от крупности D до крупности d производится в n приемов с постоянной однократной степенью измельчения r . Тогда в первом приеме измельчения полу-чится r 3 зерен размером D/r и затрачивается работа

Соответственно во втором и n- мприемах измельчения:

Общая работа, расходуемая на измельчение,

Сумма геометрической прогрессии со знаменателем r 0,5

Следовательно,

Определим работу на измельчение G т материала.

Число зерен кубической формы с ребром D в G т материала

где δ — плотность материала.

Тогда работа на измельчение G т материала

Так как, то

В этой формуле неизвестными являются k 0 и r .

Пользуясь выражением (3.14), можно приближенно определить работу для крупного, среднего и мелкого дробления со средними степенями дробления.

Формулы (3.9), (3.7), (3.10), (3.14) можно использовать для сравнительной оценки процессов дробления (измельчения), когда не нужно знать величины коэффициентов пропорциональности.

Процесс дробления

Процесс дробления применяется для доведения минерального сырья (и других материалов) до необходимой крупности, требуемого гранулометрического состава или заданной степени раскрытия зерна. Применяются следующие способы разрушения:

· раздавливание, наступающее после перехода напряжений за предел прочности на сжатие (рис 1, а)

· раскалывание в результате расклинивания последующего разрыва кусков (рис 1, б)

· излом в результате изгиба (рис 1, в)

· срезывание, в котором материал подвергается деформации сдвига (рис 1, г)

· истирание кусков скользящей рабочей поверхностью. (рис 1, д)

· Удар (рис 1, е)

Перечисленные способы дробления являются общими для дробления и измельчения, однако эти процессы отличаются по своему технологическому назначению и месту в цепи последовательных операций обогатительных фабрик (далее ОФ). Условно считают, что при дроблении получают продукты крупнее 5 мм, а при измельчении - мельче 5 мм. Для дробления применяют дробилки, для измельчения - мельницы.

Дробление на ОФ является подготовительной операцией перед обогащением м служит для разъединения тесно сросшихся между собой зерен различных минералов, содержащихся в полезном ископаемом. Чем полнее раскрывается зерно, тем успешнее протекает последующее обогащение полезных ископаемых (далее ПИ).

Полного раскрытия минералов достичь не удается, т.к. для этого пришлось бы очень тонко измельчать руду перед обогащением. Крупность зерен, до которой необходимо дробить исходный материал перед обогащением, определяется размером вкрапленности полезных минералов и процессом, принятым для обогащения данного ископаемого. Переизмельчать минералы не следует, т.к. это удорожает процесс и ухудшает результаты обогащения. Эта крупность устанавливается опытным путем при исследованиях обогатимости ПИ.

Степень дробления

Степень дробления - это отношение размеров максимальных кусков или зерен исходного материала к размеру максимальных куском продукта.

Степень дробления показывает, во сколько раз уменьшился размер кусок при дроблении.

Таким образом, степень дробления вычисляется при отношении размеров предельных отверстий сит, через которые проходят куски дробимого материала и дробленого продукта.

Стадии дробления

В зависимости от крупности исходного материала и дробленого продукта, стадии дробления имеют названия:

· 1 стадия - крупное дробление

· 2 стадия - среднее дробления

· 3 стадия - мелкое дробление

В зависимости от требуемой крупности материала перед обогащением, его можно измельчать в одну, две или даже три последовательные стадии.

Рис.2.

Классификация дробилок

Щековые дробилки

Щековые дробилки разделяются на два основных класса: с простым и сложным движением подвижной щеки. Дробилки с простым движением подвижной щеки различаются между собой способом ее крепления и приводным механизмом. Различают дробилки с верхним подвесом щеки, с нижней шарнирной опорой, с кулачковым приводным механизмом, с кривошипно-шарнирным приводным механизмом. В дробилках со сложным движением подвижной щеки, последняя шарнирно подвешена на эксцентриковом приводном валу. Значительное вертикальное перемещение щек, обусловливающее их истирающее действие на куски материала, приводят к повышенному износу дробящих плит. Поэтому дробилки со сложным движением применяют преимущественно для малоабразивных материалов. Достоинства: их простота конструкции, компактность и небольшая масса.

На рис.4 изображена схема щековой дробилки со сложным движением щеки ЩДС. Станина дробилки сварная. Ее боковые стенки выполнены из стальных листов и соединены между собой передней стенкой 1 коробчатого сечения и задней балкой 2, являющейся одновременного корпусом регулировочного устройства 7. Над приемным отверстием укреплен защитный кожух 3. Подвижная щека 4 закреплена на эксцентриковой части приводного вала 5, в нижней части щеки имеется паз, куда вставляется вкладыш для упора распорной плиты 6. Другим концом распорная плита упирается во вкладыш регулировочного устройства, состоящего из ползуна 13 и двух винтов 14. Замыкающее устройство состоит их тяги 8 и цилиндрической пружины 9. Подвижная щека имеет в нижней части косой выступ, на который устанавливают дробящую футеровочную плиту 10. Неподвижная дробящая плита 11 опирается внизу на выступ передней стенки станины 1, а с боковых сторон зажата футеровочными плитами 12.