Характеристика Основных параметров Работы мельниц

Основная работа измельчения материала в шаровой мельнице осуществляется ударами свободно падающих мелющих тел.

В зависимости от скорости вращения барабана мельницы различают два основных режима ее работы: при малой скорости—-каскадный; при большой — во­допадный. При каскадном режиме мелющие тела пере­катываются, и находящийся в мельнице материал из­мельчается под действием раздавливающих и истираю­щих усилий. В водопадном режиме шары внешнего ря­да в результате трения о внутреннюю поверхность ба­рабана поднимаются вместе с корпусом мальницы на определенную высоту, затем отрываются от него и ка­кое-то время под действием сил инерции продолжают двигаться вверх, а затем падают, описывая параболи­ческую кривую. В месте падения шара материал измель­чается под действием ударных усилий.

Во время вращения мельницы наблюдаются оба режима работы дробящей загрузки, так как часть шаров работает в каскадном, а часть в водопадном режиме. Считают, что дробящая загрузка в мельнице находится в оптимальных условиях, если угол отрыва внешнего ряда мелющих тел а = 54°40′ (~0,92 рад) (рис. III-30).

Кинетическая энергия шара в момент удара зави­сит от массы шара и высоты его падения. При вращении мельницы шар находится под действием центробежной силы Р и силы тяжести G. Шар может подняться до точки А, определяемой углом отрыва а, лишь при ус­ловии Р = G cos а.

900 *

Характеристика Основных параметров Работы мельниц

Заменяя в этом уравнении центробежную силу инер­ции ее значением, выраженным через массу шара и центростремительное ускорение, в результате преобра­зований получим уравнение

COS GC =

Это уравнение называется основным уравнением движения шара в мельнице, связывающим угол его отрыва с числом оборотов корпуса и радиусом его в свету. Из него следует, что угол отрыва шара от кор­пуса, как и высота подъема шара, ие зависит от его массы.

>ис. 111-30. Схема движения шара в мельнице

С увелмчотмем скорости вращения корпуса деиъ — ницы можно достигнуть такого положения, при кото­ром шар поднимется на максимально возможную вы­соту и будет вращаться вместе с барабаном, не отры­ваясь от него. Скорость вращения мельницы, при ко­торой находящиеся в ней мелющие тела не отрываются от корпуса барабана, а вращаются вместе с ним, не производя работы, называется критической скоростью. При критическом числе оборотов мельницы угол отрыва равен нулю, поэтому основное уравнение движения шара для такого числа оборотов мельницы принимает вид

N*R 900 ‘

Откуда критическое число оборотов мельницы

Об/мии

30 42 3 «кр=у= = у= Об/мии,

Где О—внутренний диаметр барабана мельницы, м.

Оптимальной скоростью вращения барабанной мельницы, обеспечивающей необходимую высоту подъе­ма шаров, считается такая, при которой угол отрыва шаров внешнего ряда от корпуса барабана мельницы а = 54°40′ (‘-0,92 рад), что [соответствует числу оборотов

«опт=Т/=> или "опт = 0,76п, ф.

Работу измельчения в барабанной мельнице вы­полняют мелющие тела: стальные шары и стальные или чугунные цилиндрики — цильпебс. В некоторых странах в камеры тонкого измельчения загружают мелющие тела в виде кубиков, усеченных конусов, эллипсоидов и т. д. Размер шаров, загружаемых в мельницу, при­нимается в зависимости от прочности и величины ку­сков размалываемого материала. Насыпная плотность мелющих тел и коэффициент разрыхления, т. е. вели­чина пустот между шарами, зависят от размера шаров (табл. III-24), расход мелющих тел зависит от абразив — ности измельчаемого материала, а при мокром измель­чении — и от величины коррозии последнего.

ТАБЛИЦА III-24 Размеры и масса мелющих тел

Мелющие тела

Е

Е

Е с.

О

А

«о

Igg*

О*" H

О И О

В* IS

Ё я

В 5

•в.

Е

О

Spa.

К С

■ей

Го

Л С.

А к

« С Ч T3 га и о S ІСЕь

§ га

ХВ

£ё.

Стальные шары

30

0,111

4850

9000

0,62

To jKe

40

0,263

4760

3800

0,61

»

50

0,514

4708

1965

0,6

60

0,889

4660

1120

0.595

70

1,595

4640

627

0,593

So

2,107

4620

460

0,59

80

3,080

4595

327

0.585

»

100

4,115

4560

240

0,58

125

8,038

4528

120

0,52

Стальные цилиндрики

16X30

0.0468

4438

0,565

(диаметр х длину)

4389

To JKe

20X40

0,098

—-

0,56

25X40

0.150

4340

0,556

Шары бывают литыми, коваными или штампо­ванными. Изготовляют их из углеродистой, марганцо­вистой и хромистой стали. По техническим условиям твердость стальных шаров, по Бринеллю, должна со­ставлять 250—310 кгс/мм2 (25—31 МПа), а предел прочности на растяжение — 90—110 кгс/мм2 (9— 11 МПа).

Массу мелющих тел, загружаемых в каждую камеру мельницы, рассчитывают по формуле

ЗхО2

G L(J>VHac=0,785Da L(J>Vnac.

Где G—масса мелющих тел, т;

D—внутренний диаметр мельницы, м:

L—длина камеры (мельницы), м;

<р—коэффициент ааполнения мельницы мелющими телами в долях единицы; Тнас—насыпная плотность мелющих тел, т/и*.

Для приближенной характеристики состава дро­бящей загрузки по камерам пользуются величиной средневзвешенного диаметра шара. Эта величина яв­ляется весьма отвлеченной, но для сравнения размера шаров в загрузке по камерам мельницы прибегают к этому показателю. Его рассчитывают по формуле

D1q1 + dzq2 + … «ев — . . .

Где DCB—средне взвешенный диаметр шара, мм;

Di, dt—диаметр шаров, загружаемых в камеру мельницы, мм;

Qi> <?2_ — масса шаров соответствующих диаметров, входящих

В состав дробящей загрузки, т.

Броневая футеровка предохраняет внутренние поверхности барабана мельницы от изно­са, и играет существенную роль в механизме движе­ния дробящей загрузки. Количество энергии, переда­ваемой футеровкой дробящей загрузке, неразрывно свя­зано с режимом ее работы, который в значительной мере определяет эффективность и производительность ра­боты мельницы.

Барабан мельницы футеруется продольными, а днище — торцевыми бронеплитами. Броневые плиты, укладываемые по внутренней поверхности барабана мельницы, различают по форме рабочей поверхности и профилю. Рабочая поверхность броневых Плит бывает: рифленая, волнистая, ступенчатая, ребристая, каблуч — новая и др.; ло профилю броневые плиты разделяют на цилиндрические и конические или сортирующие. Различную форму рабочей поверхностиб роневым пли­там придают, чтобы уменьшить скольжение дробя­щей загрузки и размалываемого материала по ее поверх­ности и обеспечить оптимальный подъем мелющих тел при заданной скорости вращения мельницы. Конус­ность броневых плит предопределяет сортировку ме­лющих тел по длине мельницы.

Иногда форма рабочей поверхности броневых плит обусловливается свойствами стали, из которой их из­готовляют. Так, например, аустенитная сталь быстро изнашивается при работе в условиях истирания, но упрочняется в верхнем слое в результате наклепа. Броневые плиты, изготовленные из аустенитной стали с каблучковой поверхностью, в мельницах с шаровой загрузкой работают длительное время в результате образования наклепа, осуществляемого тарами в про­цессе их работы.

Износ броневых плит зависит от качества металла, из которого они изготовлены, от абразивности и корро­зии измельчаемого материала. Расход броневых плит в зависимости от свойств размалываемого материала приведен в табл. 111-25.

ТАБЛИЦА Ш-25 Удельный расход мелющих тел и бронеплит на измельчение разных материалов в барабанных мельницах

Расход

Кг/т.

Измельченного

Размалываемые материалы

Материала

Мелющие

Броне-

Тела

Плиты

0,6—0,8

0.1

Мергель мягкий и мел………………………………….

0,3—0,5

0,05

0.3—0,4

0,04

Клинкер вращающихся печей……………………..

0,8—0,9

0,12

Смесь клинкера и шлака для помола

1—1,1

0,15

Ніл акопортландцемента………………………………….

Для футеровки сырьевых мельниц мокрого помола применяют и резиновые броневые плиты. Опыт эксплуатации резиновой футеровки в сырьевых мель­ницах мокрого помола показал, что она имеет следую­щие преимущества перед стальной:

Износостойкость в камерах с мелкими шарами (<60 мм) и с нильпебсной загрузкой выше, чем у сталь­ной, в 2—3 раза;

Стоимость футеровки ниже;

Продолжительность футеровочных работ сокра­щена на 25%;

Масса футеровки снижена на 85%; шум при работе мельниц снижен. Размеры резиновой футеровки, предложенной фир­мой «Скега», для сырьевых мельниц диаметром 2,2—

Толщина резиновой плиты…. 50 мм лифтер:

Высота…………………………………….. 100 »

Ширина…………………… … 125 »

При проектировании, изготовлении и эксплуата­ции резиновой футеровки следует руководствоваться такими положениями:

Скорость вращения мельницы не должна превышать 80% критической; интервал между лифтерами должен быть выбран так, чтобы коэффициент сцепления с иг­ровой загрузкой был оптимальным и износ лифтеров был наименьшим; лифтеры должны быть упругими; при разработке профиля плит и лифтеров необходимо стремиться к тому, чтобы шароматериальная загрузка падала на резину под углом 90° (1,5 рад);

Высота лифтеров должна быть больше, чем радиус самого крупного мелющего тела в дробящей загрузке. Механические свойства резины:

Прочность на разрыв . 170—190 кгс/см2

(17—19 МПа) относительное удлинение 450—800% остаточное удлинение. 6—20% сопротивление разрыву. 58—90 кгс/см2

(5,8—9 МПа)

Эластичность………………….. 40—50

Твердость по Шору. . 50—65°

(0,85—1,1 рад).

Междукамерные перегородки де­лят барабан мельницы на отдельные камеры и пред­назначены для устранения перехода мелющих тел из одной камеры в другую, а также для снижения ско­рости движения материала вдоль мелышцы при мокром помоле сырьевых материалов. Они могут быть одинар­ными или двойными. Перегородки состоят из отдельных элементов, имеющих форму секторов или сегментов круга. Щели в перегородках размещают радиально или по концентрическим окружностям. Форма, ширина и расположение щелей в перегородках должны созда­вать минимальное сопротивление движению вдоль мель­ницы измельчаемого материала и аспиращионного воздуха.

При совместном помоле нескольких компонентов с разным сопротивлением размолу двойные перегород­ки способствуют более быстрому продвижению из пер­вой камеры мелких фракций с меньшим сопротивле­нием измельчению, способствуя тем самым лучшему измельчению более прочных и крупных кусков ма­териала.

Мощность двигателя для вращения мельницы сла­гается из двух составляющих:

А) мощности, расходуемой на подъем мелющих тел и размалываемого материала («полезной мощности»);

Б) мощности, расходуемой на преодоление трения в цапфовых подшипниках и приводе при вращении ба­рабана. Мощность, расходуемую на подъем мелющих тел и придание им скорости, определяют по формуле

0,55Са-2зхга-1000

N=————————— ,

60-75

Где С—масса мелющих тел, т,

А—плечо силы С, равное расстоянию между вертикалями, проходящими через центр тяжести мелющих тел н цент­ром мельницы. По теоретическим расчетам а = 0,62 R (где R—радиус мельницы);

П—число оборотов мелышцы, мии.

Масса размалываемого материала принимается равной 14% массы мелющих тел. При введении по­правки на мощность, затрачиваемую на подъем ма­териала, формула принимает вид

1,14-0,55Ga-2jx«-1000

N=——————————- .

60-75

Подставив значение а и произведя необходимые преобразования, получим полезно расходуемую мощ-

Ность на подъем мелющих тел и материала в кВт N = 0,4 GRti.

D

Подставив ~2~ вместо R, получим формулу полез­ной мощности

N = 0,2 GDn.

Мощность электродвигателя для вращения мель­ницы с учетом коэффициента полезного действия при­вода

0,2 GRn — ,

Где т]—механический коэффициент полезного действия привода, учитывающий потери на преодоление трения в подшип­никах приводного механизма в цапфах. Для мельниц с центральным приводом т]=0,90—0,94; с периферийным приводом т] = 0,85—0,83. С учетом пускового момента мощность электродвигателя необходимо дополнительно увеличивать на 10—15% по сравнению с расчетной вели­чиной.

Производител ьность барабанных мельниц^зависит от многих факторов, связанных с сопротивлением размолу материалов и конструктив­ными особенностями помольной установки.

Производительность мельницы выражается фор­мулой

B — Nvfi,

Производительность мельницы, т/ч; полезная мощность мельницы, кВт;

Коэффициент использования мощности в долях единицы; удельная производительность при размоле данного мате­риала до заданной тонкости измельчения, т/кВт. ч. Удельная производительность учитывает сопротивление измельчению материала и показывает выход продукта на единицу полезной мощности. Значения удельной произ­водительности для разных материалов приведены в табл. 111-26.

Величина коэффициента т] зависит от условий из­мельчения, соотношения состава мелющих тел, круп­ности измельчаемого материала и его сопротивления измельчению, от удельной производительности, т. е. производительности, приходящейся на единицу по­лезной мощности при коэффициенте ее использования, равном единице, и заданной тонкости измельчения.

ТАБЛИЦА 111-26. Удельная производительность мелышцы в т/кВт-ч

Ё

Материал

При помоле, т/кВт-ч

С

Й

Мокром

Сухом

I

Мергель: а) с высоким сопротивле­

Нием измельчению………………….

0,04—0,06

0,04—0.

05

Б) со средним сопротив­

Лением нзмельчеиню. . .

0,07—0,09

0,06—0

07

В) с низким сопротивле­

Нием измельчению………………….

0.10—0.12

0,08—0

1

2

Сырьевая смесь из извест­няка и глииы:

А) с высоким сопротивле­

Нием измельчению…………………

0,0

5—0,07

0,05—0

06

Б) со средним сопротив­

Лением измельчению. . .

0.07—0.09

0.07—0

08

В) с низким сопротивле­

Нием измельчению………………….

0.1

—0,15

0,08—0

1

3

Сырьевая смесь:

А) из мела и глииы. . ■

0,1

5-0,25

Б) из доменного шлака и

Известняка с высоким соп­

Ротивлением измельчению

0,03—0

04

В) то же, со средним

Сопротивлением измельче­

Нию……………………………………………..

0,04—0

06

4

Клинкер вращающихся пе­

Чей……………………………………………….

0,036—0

04

S

Гранулированные доменные

Шлаки………………………………………..

0.035—0

04

•6

Опока, трепел……………………………

0.05—0

06

7

Трасс……………………………………….

0,07—0

025

Б

Кварцевый песок…………………….

0,03

ТАБЛИЦА" Ш-27. Изменение коэффициента аспирации мелышцы от скорости аспирационного воздуха в полости мелышцы,

Скорость воздуха, м/с

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,7

Коэффициент аспирации

1 ,00

1,05

1,10

1.14

1.18

1.20

1,22

1,24

1,25

Величину полезной мощности мельниц, загружен­ных мелющими телами с насыпной плотностью около 4,5 т/м3 и имеющих относительную скорость вращения корпуса г] — 0,75 икр, определяют по формуле

Характеристика Основных параметров Работы мельниц

Где V — внутренний объем мельницы, м3; D—внутренний диаметр мельницы, м; С—масса загрузки мелющими телами, т.

Производительность мельниц, работающих по зам­кнутому циклу с сепараторами, определяют также по этой формуле, вводя поправочный коэффициент 6. В зависимости от степени измельчения этот коэффициент принимают равным 6 = 1,1—1,25.

ГЛАВА 4. ОБЖИГ

Канд. техн. наук В. К. Хохлов

Добавить комментарий

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