С.Ф. Зеленков, канд. техн. наук, доц.
К.А. Юдин, канд. техн. наук, доц.
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова
В мельницах существующих конструкций не изучено влияние степени заполнения барабана шламом на процесс измельчения. Однако, как показал Разумов, объем шлама в барабане мельницы существенно влияет на ее производительность. Потребляемая полезная мощность зависит от объема шлама, находящегося в барабане мельницы.
Анализ условий потребления шаровой загрузкой полезной мощности позволяет сделать вывод о необходимости поддерживать в барабане мельницы определенный объем шлама. Этот объем практически равен объему, насыщающему зону размола шаровой загрузки. В первом приближении можно считать, что он равен объему шлама, вовлекаемому во вращательное движение шаровой загрузкой. При этом получаем максимальное потребление полезной энергии и, соответственно, наиболее эффективное использование рабочего объема мельницы.
Из предыдущих исследований знаем, что, если в мельнице с центральной разгрузкой уровень шлама снизить до уровня шлама в мельнице с решеткой, производительность ее при применении в I стадии измельчения возрастет на 14–24 % при повышении потребляемой мощности на 19–37%. Низкий уровень шлама в мельнице с решеткой сохраняется благодаря наличию лифтерного отделения, непроизводительно занимающего 10–12% объема мельницы. Если сохранить обычный в этой мельнице уровень шлама с помощью другого разгрузочного устройства, этот объем можно использовать под собственно измельчение, увеличив пропорционально потребляемую мощность.
В целом, в мельницах конструктивно должна быть обеспечена возможность поддержания рационального уровня шлама. Объем шлама - фактор, определяющий автоматизацию процесса измельчения. Поддерживать заданный низкий уровень шлама при определенных условиях можно только в мельницах с решеткой. Однако в период эксплуатации “живое” сечение решетки изменяется (износ, забивка отверстий и др.) и уровень шлама в барабане также не сохраняется постоянным, поэтому необходимо поднять из шлама “подстилающий” слой шаров.
Исходя из того, что рациональное заполнение мельницы шламом должно соответствовать максимальной полезной мощности шаровой загрузки (Nш + Nтр.п) при коэффициенте заполнения (φш <φш>max) разработана рациональная конструкция мельницы, обеспечивающая максимальное использование объема барабана и энергии ударов шаров.
В новой конструкции мельницы обеспечивается высокая энергоемкость шаровой загрузки при использовании полного объема барабана.
Схема предлагаемой модернизации мельницы предполагает расположить на определенном расстоянии над футеровкой лопасти в виде антикрыла, которые позволяют поднять из шлама подстилающий слой шаров.
Определим наиболее эффективный диаметр расположения лопаток. Положение нижней кромки лопатки должно исключить заклинивание шаров между лопаткой и корпусом мельницы. При вращении мельницы шары не должны падать в объем шлама, частично поглощающий их энергию, а должны соударяться при минимальной, покрывающей все шары, прослойке шлама.
Из визуального наблюдения за процессом, анализа фотографий и кадров видеосъемки следует, что при обычных частотах вращения мельницы шары падают не на поверхность футеровки, а на подстилающий слой шаров, который образуется в связи с их отскоком, в направлении противоположном направлению вращения. Высота расположения лопатки не должна обнажать подстилающий слой, так как шлам в этом случае не будет покрывать шары данного слоя.
Толщину подстилающего слоя можно оценить по фотографиям вращающейся мельницы с прозрачным торцом. Определяющей точкой может служить точка резкого изменения направления движения крайних падающих шаров. Эта точка свидетельствует о том, что шар, встретившись с препятствием (подстилающим слоем), прекратил падение и отскочил в сторону, противоположную вращению мельницы, либо начал вращаться вместе с мельницей.
Анализ фотоснимков показывает, что высота подстилающего слоя при обычных режимах работы в среднем составляет (0,1–0,2) D мельницы. Высота расположения лопатки, таким образом, должна находиться в пределах (0,2–0,3) D. Рациональной длиной мельницы для I стадии измельчения в соответствии с приведенным выше анализом следует считать длину L ≤ D. Такая мельница пригодна как для шарового, так и для галечного измельчения и может рассматриваться как унифицированная конструкция для всех стадий измельчения взамен существующих мельниц с решеткой и с центральной разгрузкой.
Производительность мельницы с энергообменными футеровочными элементами (ЭФЭ) будет на 10–12% выше чем мельницы без них, при этом наблюдается снижение удельного расхода энергии на 4–10%.
Список литературы: