Параметры механического режима работы мельниц

Механический режим работы барабанных мельниц характеризуют два основных параметра:

1. Относительная скорость вращения барабана, т.е. отношение действительной скорости вращения n к условной критической n_кр

, %

2. Относительное заполнение мельницы измельчающими шарами, т.е. отношение объема, занятого шарами (до начала движения), к общему объему барабана

, %

Условной критической скоростью вращения барабана считают скорость, при которой центробежная сила инерции вращательного движения равна весу материальной точки наружного слоя, т.е эта скорость, при которой материал находится в динамическом равновесии, не отрываясь от футеровки и вращается вместе с нею (центрифугирует).

, об/мин

где D – диаметр барабана, м.

Условная критическая скорость вращения барабана мельницы

Диаметр барабана, м	0,6	0,9	1,2	1,5	2,1	2,7	3,2	3,6	4,0	4,5
Условная критическая скорость вращения, об/мин	60	47,3	40,3	36,4	30,6	26,8	24,4	23,0	22	20,7

В зависимости от принятых значений параметров ψ и φ для барабанных мельниц возможны три скоростных режима:

1. Каскадный – режим с перекатыванием мелющих тел без их отрыва и полета. Разрушение материала осуществляется за счет раздавливания и истирания материала между измельчающей средой, слоем материала и футеровочными плитами.

Данный режим благоприятен для стержневых мельниц, так как полет стержней может привести к их перекосам и неправильной укладке. Для шаровых мельниц данный режим применяется в основном при сухом измельчении.

2. Водопадный – режим с отрывом мелющих тел и их преимущественным полетом. Разрушение материала за счет удара падающих шаров и частичного истирания между измельчающей средой, слоем материала и футеровочными плитами.

Применяется для измельчения крупного материала.

3. Смешанный режим – характеризуется перекатыванием материала в барабане с единичным отрывом мелющих тел. Режим перехода от каскадного к водопадному.

Данный режим применяется для шаровых мельниц мокрого измельчения.

Мельницы с центральной разгрузкой (мшц, мсц)

Мельница состоит из цилиндрического барабана, изготовленного из сваренных или клепанных стальных листов большой толщины. На обоих концах имеются торцевые крышки с укрепленными в них пустотелыми цапфами из листовой стали. Посредством цапф корпус мельницы опирается на коренные подшипники. Вращение барабану передается от электродвигателя посредством малой шестерни, насаженной на приводном валу, и зубчатого венца на барабане.

У мельниц малого размера (до 2100х3000) приводной вал вращается от асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором через клиноременную передачу. У мельниц большого размера – от асинхронных и синхронных двигателей через муфту.

Корпус мельницы и торцевые крышки с внутренней стороны футеруются износоустойчивыми футеровочными плитами. На корпусе барабана имеются один или два люка для осмотра, ремонта или замены футеровочных плит.

Конструкция футеровочных плит барабана должна допускать легкую их установку и смену. Обычно плиты изготавливают из чугуна или марганцовистой и хромистой стали. Литая марганцовистая сталь применяется при больших нагрузках шаров большого диаметра. Толщина футеровочных плит принимается от 50 мм для малых мельниц до 130-150 мм для больших мельниц. В режиме измельчения где футеровка работает на истирание целесообразно применять футеровку из хромо-молибденово-марганцовистых или хромо-титановых сталей. В условиях комбинированных нагрузок (удар и истирание) хорошо работают хромо-никилелевые и хромо-марганцовистые стали. Весьма перспективным является применение резиновой футеровки, срок службы которой в несколько раз больше стальной.

Профили футеровочных плит могут быть различными:

1. Внахлестку, волнистая, с выступом – состоят из отдельных плит, которые прибалчиваются непосредственно к барабану.

2. Гладкая и ступенчатая – представляют собой отдельные стальные полосы, которые также прибалчиваются к корпусу барабана. Для стержневых мельниц гладкая футеровка не используется в виду большого скольжения стержней быстрого износа футеровки.

3. Рельсобетонная.

4. Каблучная.

Загрузочная и разгрузочная цапфы имеют футеровку в виде спирали, что улучшает подачу материала в барабан. Разгрузочная цапфа имеет обратную спираль, что предотвращает разгрузку шаров.

Для подачи материала используют барабанные, улитковые или комбинированные питатели.

Барабанный питатель – представляет собой цилиндроконическую камеру, открытую с обеих сторон и снабженную внутренней спиральной перегородкой, для подачи измельчаемого материала через загрузочную цапфу. Корпус питателя отливается из чугуна или сваривается из стальных листов. Питатель крепится болтами к загрузочной цапфе и применяется для подачи материала крупностью до 70 мм на уровне оси мельницы.

Улитковый питатель – представляет собой спиральной формы черпак с круглым отверстием в боковой стенке по оси вращения для выпуска зачерпываемого материала в мельницу. Питатель болтами крепиться к цапфе барабана мельницы так, чтобы отверстия цапфы и питателя совпадали. Используется для подачи мелкоразмерного материала с низкого уровня (например, подавать питание из классификатора в мельницу).

Комбинированный питатель применяется для загрузки кускового и мелкоразмерного материала.

Мельницы с центральной разгрузкой могут быть шаровыми (МШР) и стержневыми (МСЦ).

Конструктивным отличием стержневых мельниц от шаровых является увеличенный диаметр загрузочной и разгрузочных цапф, рассчитанный на пропуск большего, чем в шаровых мельницах, количества материала в единицу времени.

Стержневые мельницы применяются для грубого измельчения – примерно до 30% класса -0,074 мм (1 ст. измельчения) при крупности исходного питания -35 мм. Максимально-возможная крупность питания -50 мм. Измельченный продукт имеет менее вогнутую характеристику крупности, по сравнению с характеристикой крупности шаровых мельниц. Стержни, раздвинутые кусками руды, выполняют роль колосников грохота: через щели проходят мелкие частицы, в то время как более крупные куски задерживаются стержнями, медленно перетираясь.

Диаметр стержней находится в пределе от 40 до 125 мм, длина до 6 метров. Обычно стержни на 25-30 мм короче длины барабана. Изготавливают их из износоустойчивых сплавов, обладающих при этом определенной хрупкостью. При максимальном износе они ломаются на короткие отрезки и удаляются из мельницы вместе с измельченным продуктом через разгрузочную цапфу. Стержни из мягкой, вязкой стали могут закручиваться или изгибаться, переплетаясь между собой.

Диаметр загружаемых стержней можно определить по формуле В.А. Олевского

где d_c - диаметр наибольших стержней, мм;

d_o – диаметр максимальных кусков в питании, мм;

k – коэффициент, зависящий от крепости руды (15 – для руд мягких и средней твердости; 20 – для крепких руд).

Стержневая загрузка составляет от 35 до 45% внутреннего объема барабана мельницы. Мельница наполняется стержнями на 100-200 мм ниже е оси.

Расход стержней колеблется от 0,1 кг/т для мягких руд до 1 кг/т для твердых руд. Средний расход составляет 0,5 кг/т.

Для шаровых мельниц количество измельчаемой среды можно определить по формуле

где G – вес шаров, загружаемых в мельницу, кг;

D, L – внутренний диаметр и длина барабана мельницы, м (при снятой футеровке);

V₁ - объем заполнения шарами, % от объема мельницы, в долях ед.

В шаровых мельницах с разгрузкой через решетку коэффициент заполнения составляет 45-50%, а в мельницах с центральной разгрузкой – 35-40%. Обычно шары располагаются на 200-250 мм ниже оси мельницы.

Расход шаров, по данным практики, составляет 0,0350,175 кг/т руды, в среднем 0,09 кг/т.

Диаметр шаров зависит от крупности исходной руды и определяется по формуле К.А. Разумова

, мм

Наиболее целесообразно подавать в мельницу шары различного диаметра, например, при крупности руды 20 мм в загрузке шаров должна соблюдаться следующая зависимость: d=110 мм – 30%; d=100 мм – 26%; d=90 мм – 23%; d=75 мм – 21%.