Планетарная шаровая мельница

Независимо от других факторов производительность шаро­вой мельницы прямо пропорциональна удельному весу мелющих тел. Мелющие тела, которые тяжелее стали (удельный вес сталь­ных шаров 7,8 тс/м3), соответственно повышают производитель­ность шаровой мельницы. Мелющие тела из карбида вольфрама (удельный вес 14 тс/м3) позволяют повысить производитель­ность мельницы, однако применение таких шаров неэкономично [148Ь]. Поэтому появилась идея замены мелющих шаров боль­шого удельного веса центробежными силами. „ Центробежная сила определяется по формуле

F = та8 г,

Где т — масса вращающегося мелющего тела; со — угловая скорость в радиа-

Если в эту формулу подставить т = =0,5 кг (стальной шар диаметром около 50 мм), со=3 об/с=6я, г= 1 м, то полу­чим F=0,5 (6я)2-1 = 177,5 кгс/(м• с2), что соответствует усилию 177,5/9,81 = = 18 кгс.

На этом основан принцип центробеж­ных, или планетарных, шаровых мель­ниц. Планетарная шаровая мельница со­стоит из двух или нескольких параллель­ных мелющих цилиндров, вращающихся по окружности вокруг общей оси. На рис. 14.1 показана схема поперечного сечения планетарной шаровой мельницы с двумя мелющими цилиндрами [148с].

Радиус вращения системы R больше радиуса мелющего цилиндра г. На мелю­щие тела, находящиеся в цилиндрах, воз­действуют центробежные силы. Возни­кающие силы инерции мелющих тел зна­чительно больше гравитационных сил, которые в этих условиях не имеют существенного значения. На содержимое мельницы оказывают влияние две силы: центробежная, возникающая при вращении вокруг главной оси;

Центробежная, возникающая при вращении мелющих цилин­дров вокруг собственных осей.

Нах; г — радиус вращения.

Планетарная шаровая мельница

Рис. 14.1. Схема плане-) тарной шаровой мельни­цы с двумя мелющими цилиндрами:

1 — мелющий цилиндр: 2 — планетарное зубчатое коле­со; 3 — сателлитная шестер­ня; 4 — главная ось враще­ния; 5 — центральное зубча­тое колесо

Их сочетание позволяет уменьшить рабочий объем мельницы и мелющую загрузку.

Кроме того, можно отметить, что производительность мель­ницы пропорциональна кубу частоты вращения вокруг главной оси, а траектория движения мелющих тел в цилиндрах зависит от соотношения между R и г.

На рис. 14.2 показана принципиальная схема планетарной шаровой мельницы с четырьмя мелющими цилиндрами, пред­назначенной для мокрого помола оксида железа [148d]. Длина мелющего цилиндра равна 1000 мм, его внутренний диаметр

Планетарная шаровая мельница

Рого помола

150 мм. Редуктор расположен между двигателем и главным ва­лом. Планетарная система и мелющие цилиндры вращаются в противоположных направлениях. Питание и разгрузка мельни­цы производятся через полые валы. Частота вращения плане­тарной системы 366 об/мин. Частота вращения мелющих ци­линдров по отношению к планетарной системе равна 725 об/мин. Мощность привода для одного мелющего цилиндра равна 22 кВт, а для всей мельницы — 88 кВт. При обычном уровне производительности такой планетарной мельницы энергозатра­ты на помол оксидов железа составляют только около 3% за­трат в шаровой мельнице [148е].

Планетарная шаровая мельница с тремя мелющими цилин­драми производительностью около 5,5 т/ч для помола кусково­го золотоносного кварцита крупностью 7 мм до крупности 0,074 мм (70% частиц) имеет массу около 1 т [148f], Шаровая мельница обычной конструкции с такой же производительностью весила бы около 25 т.

Жуазель [148g] (институт CERILH, Париж [148h]) предло­жил формулу, позволяющую определять размеры планетарных

Шаровых мельниц для промышленных целей при заданной про­изводительности Р:

Где р — число планетарных цилиндров; L — рабочая длина мелющего цилинд­ра, см; г — внутренний диаметр мелющего цилиндра, см; R — расстояние меж­ду осью мелющего цилиндра и главной осью, см; N — частота вращения ме­лющего цилиндра вокруг главной осн.

Планетарная шаровая мельница

Планетарная шаровая мельница

Рис. 14.3. Принципиальная схема планетарной шаровой мельницы для сухого помола

P=pZ, r4 ^1,54 + 0,2-^®,

Из этой формулы видно, что повышение производительности мельницы требует увеличения диаметра мелющего цилиндра и частоты вращения вокруг главной оси. В качестве исходных данных использовались результаты лабораторных помолов. В опытной планетарной мельнице при порционном помоле це­мента с частотой вращения 160 об/мин в течение 5 мин достиг­нута удельная поверхность, по Блейну, 3000 см2/г при засыпке в каждый цилиндр по 2,8 кг размалываемого материала (два мелющих цилиндра длиной по 20 см). При непрерывной эксплу­атации опытной мельницы можно достичь производительности, равной 2,8-2 (60: 5) =67,2 кг/ч.

Мельница с шестью мелющими цилиндрами длиной 60 см будет иметь производительность 67,2-3-3 = 604,8 кг/ч. При уд­
военной частоте вращения (jV==320 об/мин) производительность будет равна 604,8-23 = 4838,4 кг/ч, а при увеличении частоты вращения в 4 раза (640 об/мин) производительность станет рав­ной 604,8-43=38,7 т/ч. Строительный объем, необходимый для размещения такой мельницы, составляет 1,5 м3 [65].

Преимущества планетарной шаровой мельницы: низкая сто­имость изготовления и эксплуатации, малая масса, регулировка тонкости помола путем изменения частоты вращения, возмож­ность снижения размеров мелющих шаров в 4 раза по сравне­нию с обычными шаровыми мельницами.

Однако она имеет и некоторые недостатки. Малая масса ме­лющих тел и футеровки мельниц по сравнению с массой прохо­дящего через мельницу материала требует частой замены сталь­ных деталей. При помоле цемента имеется большая вероятность превышения критической температуры, однако опасность воз­никновения такой ситуации может быть снижена при интенсив­ной вентиляции мелющих цилиндров. Пока не найдено удовлет­ворительное конструктивное решение, обеспечивающее надежное питание и разгрузку мельницы. Поскольку идея планетар­ных шаровых мельниц уже не нова, в настоящее время во мно­гих странах ведется работа по совершенствованию таких мель­ниц и доведению их до промышленной эксплуатации [99].

Управление южноафриканских рудников применяет плане­тарную шаровую мельницу с двигателем мощностью 1000 кВт для размола золотоносной руды [114].

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *