Лекция №3

Тема лекции: Измельчительное оборудование. Классификация мельниц.

Важнейшим технологическим процессом при производстве металлов является измельчение исходных материалов до частиц размером менее десятых долей мм.

Энергоемкость процесса помола большая. Однако на измельчение материалов расходуется лишь часть энергии, потребляемой помольной машиной. Значительная часть ее теряется в виде тепла, звука, а также на изнашивание рабочих органов и т. д. Учитывая, что тонкому измельчению подвергаются большие массы материалов (сотни миллионов тонн), становится очевидной экономическое значение совершенствования этого процесса и оборудования.

В современном производстве для помола материалов используют мельницы.

Мельницы по принципу действия разделяют на:

1) барабанные (рис. 11, а, б, в), в которых материал измельчается во вращающемся (рис. 11, а) или вибрирующем (рис. 11, б) барабане при помощи загруженных в барабан мелющих тел, или без тел ударами и истиранием частиц материала один о другой и о футеровку барабана (рис. 11, в);

Рисунок 11 – Схемы машин для помола

2) среднеходные, в которых материал измельчается раздавливанием и частичным истиранием между каким-либо основанием и рабочей поверхностью шара, валка, ролика. На рис. 11, г показана схема ролико-маятниковой мельницы. Ролик прижимается центро­бежной силой к борту чаши и измельчает материал, попадающий между бортом и роликом;

3) ударные (рис. 11, д), в которых материал измельчается ударом шарнирных (шахтные мельницы), или жестко закрепленных (аэробильные мельницы) молотков. Продукт, достигший определенной тонины помола, выносится из зоны действия молотков воздушным потоком;

4) струйные (рис. 11, е), где материал измельчается в результате трения и соударения частиц материала одна о другую, а также о стенки камеры при движении частиц воздушным потоком большой скорости.

Рисунок 12 – Схема движения шаров в барабанной мельнице

В барабанных мельницах материал измельчается внутри полого вращающегося барабана, в который помещены мелющие тела (шары, стержни). При вращении барабана мелющие тела и материал (называемые в дальнейшем «загрузкой») сначала движутся по круговой траектории (левый нижний квадрант на рис. 12), а затем, отрываясь от стенки, падают по параболе. Помол материала осуществляется в результате истирания при относительном перемещении шаров и частиц материала, а также удара шаров по материалу при падении их с некоторой высоты.

Барабанные мельницы классифицируют по режиму работы – периодического (рис. 13, а) и непрерывного (рис. 13, б-д) действия; по способу помола – сухого и мокрого помола; по способу загрузки и разгрузки материалов – с загрузкой и разгрузкой через люк (рис. 13, а), с загрузкой и разгрузкой через пустотелые цапфы (рис. 13 б, д), с загрузкой через цапфу и разгрузкой сквозь стенки барабана (рис. 13, в).

Барабанмельницы приводится во вращение через зубчатый венец (рис. 13, е) или через центральную, цапфу (рис. 13, ж).

Рисунок 13 – Основные схемы барабанных мельниц

Барабанные мельницы могут работать в открытом или замкнутом цикле. В последнем случае выведенный из мельницы материал, подвергается сортировке (сепарации) и крупные частицы (негабарит) возвращаются в мельницу на домел. При такой схеме работы материал, измельченный до требуемого размера частиц, непрерывно удаляется из мельницы, что повышает эффективность ее работы. Шаровые мельницы характеризуются внутренним диаметром барабана и его рабочей длиной.

Материал загружается в мельницу (рис. 14) сквозь отверстие в крышке 1 барабанным питателем 2, имеющим внутреннюю спиралевидную перегородку, по которой материал поступает в расширяющийся стакан 3 и далее в барабан мельницы 6. Последний установлен цапфами 5, выполненными заодно целое с фланцами, в подшипниках 4. Нижняя поверхность корпусов подшипников имеет сферическую поверхность, которой она опирается на основание 14. Такое соединение позволяет компенсировать неточности монтажа и другие деформации корпуса мельницы.

Привод мельницы выполнен по схеме: двигатель – ременная передача 13 – зубчатая открытая пара 8.

Готовый продукт разгружается через правую пустотелую цапфу. Мелкие частицы материала проходят сквозь щелевые отверстия 15 в торцовой диаграмме 9, на которой с правой стороны имеются лопасти – лифтеры 10. Этими лопастями материал поднимается и сбрасывается на коническую ступицу 11 и далее на выход по цапфе 12.

Рисунок 14 – Барабанная мельница непрерывного действия с торцовой решеткой

С применением торцовой диафрагмы увеличивается производительность мельницы, так как при этом интенсивнее отбираются го­товые фракции благодаря более низкому расположению зоны раз­грузки. Внутренняя поверхность барабанафутерована броневыми плитами 7, изготовленными из износостойких сталей (типа 110Г13Л).

В зависимости от условий работы и типов мельниц применяют следующие профили броневых плит: ступенчатые (рис. 15, а), волнистые с болтовым (рис.15, б) и без болтовым креплением (рис. 15, в), каблучковые (рис. 15, г). Последний отличается повышенной износостойкостью, но и повышенным сцеплением с материалом. Конструк­ция плит должна обеспечивать легкую замену броневых плит. Для снижения шума между корпусом и плитами укладывают резиновые прокладки.

Рисунок. 15 – Профили броневых плит

Мельницы самоизмельчения. Конструктивно они похожи на барабанные шаровые мельницы большого диаметра (до 5-8 м), длина корпуса их в 2,5-3 раза меньше диаметра (рис. 16). Материал, поступающий по лотку 1в барабан 4, измельчается при его вращении в результате удара кус­ков один о другой при падении с некоторой высоты. К внутренней поверхности барабана крепится полосы двутаврового сечения 5, способствующие подъему материала. К торцевым стенкам 6 прикреп­лены кольца 7 треугольного сечения, которые направляют материал в середину барабана и способствуют раздавливанию материала. Цапфами 2 барабан устанавливается в подшипниках 8 и приводится во вращение через зубчатый венец 5. Мельница работает в сухом ре­жиме (влажность материала менее 4%) в замкнутом цикле с сепара­тором, отбирающим готовый продукт по трубе 9. В мельницу загру­жают материал, размер кусков которого не превышает 450 мм, и раз­малывают до частиц крупностью 0,5 мм при удельном расходе энер­гии (при помоле талька) 40-50 кВт·ч/т.

Рисунок 16 – Барабанная мельница без мелющих тел.

Для некоторых материалов самоизмельчение затруднено, так как в процессе дробления получается много кусков «критического» размера (20-70 мм), которые трудно поддаются измельчению и не могут эффективно дробить более мелкие фракции.

Преимуществом рассмотренных мельниц является отсутствие мелющих тел. Расход энергии у них близок к барабанным мельницам. Мельницы без мелющих тел могут быть эффективными при помоле материалов, в которых не желательны примеси продукта износа шаров.

Литература: 1осн. [219-245]; 3 осн. [83-100]; 4 осн. [158-166].

1 доп. [136-161]; 2 доп. [108-145]; 3 доп. [169-263].

Контрольные вопросы:

1. Основные технологические параметры барабанных мельниц.

2. Основные узлы и части барабанных мельниц.

3. Оптимальное число оборотов барабанных мельниц.

4. Формы поперечного сечения футеровок мельниц.

5. Режимы работы барабанных мельниц.

Дата добавления: 2015-06-26