Барабанные мельницы
Наиболее распространенными аппаратами для измельчения являются барабанные мельницы (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Схема барабанной мельницы:
1 – барабан; 2 – передняя крышка; 3 – задняя крышка; 4 – передняя цапфа;
5 – задняя цапфа; 6, 7 – подшипники
Барабанная мельницапредставляет собой обычно цилиндрический (иногда конический или цилиндроконический) барабан 1 с торцевыми крышками 2, 3 и пустотелыми цапфами 4 и 5, опирающимися на подшипники 6 и 7.
Исходный материал загружается через переднюю цапфу, а измельченный продукт разгружается через заднюю цапфу. Движение материала вдоль оси барабана происходит за счет перепада уровней загрузки и разгрузки и напора, образующегося в результате непрерывной загрузки исходного материала: при мокром измельчении материал трпанспортируется водой, а при сухом – воздушным потоком.
В зависимости от вида измельчающей среды барабанные мельницы делятся на шаровые, стержневые, самоизмельчения и рудногалечные.
При вращении барабана измельчающая среда (стальные шары, стержни, куски горной породы или рудная галя) и измельчаемый материал благодаря трению поднимаются на некоторую высоту и затем сползают, скатываются или падают вниз. Измельчение происходит за счет удара падающей измельчающей среды, раздавливания и истирания между частицами и перекатывающимися слоями содержимого мельницы.
3.2.1. Шаровые барабанные мельницы
|
|
|
В зависимости от способа разгрузки измельченного продукта различают барабанные мельницы с центральной разгрузкой (рис. 3.2, а) и разгрузкой через решетку (рис. 3.2, б).
Рис. 3.2. Схемы барабанных мельниц:
а – с центральной разгрузкой:
1 – барабан; 2 – загрузочная цапфа; 3 – разгрузочная цапфа;
б – с разгрузкой через решетку:
4 – решетка; 5 – лифтеры (подъемники); 6 – разгрузочный конус
У мельниц с центральной разгрузкой удаление измельченного продукта происходит свободным сливом через пустотелую разгрузочную цапфу. Для этого необходимо, чтобы уровень пульпы в барабане был выше уровня нижней образующей разгрузочной цапфы. Поэтому мельницы с центральной разгрузкой называют мельницами сливного типа или мельницами с высоким уровнем пульпы. У мельниц с разгрузкой через решетку имеются подъемные устройства, принудительно разгружающие измельченный продукт. Поэтому в мельницах такого типа уровень пульпы может быть ниже уровня разгрузочной цапфы. Мельницы с разгрузкой через решетку называют мельницами с принудительной разгрузкой или мельницами с низким уровнем пульпы.
В мельницах с центральной разгрузкой разность уровней пульпы h между загрузочным и разгрузочным концами барабана незначительна, поэтому измельчаемый материал перемещается вдоль оси барабана сравнительно медленно и получается более тонкий продукт измельчения, чем в мельнице с разгрузкой через решетку.
|
|
|
Шаровые мельницы с центральной разгрузкой типа МШЦ диаметром 0,9–6 м, длиной 1,8–3,5 м и рабочим объемом барабана 0,9–221 м3 используются для измельчения дробленой горной породы (до 30–5 мм) и получения продуктов обогащения до 0,05 мм.
В мельницах с разгрузочной решеткой в качестве измельчающих тел применяются шары или рудная галя. Измельченный продукт проходит через отверстия решетки, а затем поднимается лифтерами (подъемниками) вверх и сбрасывается на разгрузочный конус. В данной конструкции мельницы разность уровней пульпы h за счет ее принудительного вычерпывания значительна. Поэтому скорость движения измельчаемого материала вдоль оси барабана сравнительно высока, что предопределяет получение продукта измельчения более грубого, чем в мельницах с центральной разгрузкой. Шаровые мельницы с разгрузочной решеткой типа МШР диаметром 0,9–6 м, длиной 0,9–8 м и рабочим объемом барабана 0,45–208 м3 обычно используются для измельчения мелкодробленых (до 30–5 мм) материалов с целью получения равномерного по крупности измельченного продукта менее 0,15 мм. Оптимальная частота вращения барабана, осуществляемая через венцовую шестерню, составляет 75–80 % критической при степени заполнения его шарами диаметром 40–120 мм на 40–50 %.
|
|
|
Барабанные шаровые мельницы с разгрузкой через решетку более производительны (на 10–15 %), но выдают более грубый измельченный продукт, они более сложны по конструкции. Барабанные шаровые мельницы с центральной разгрузкой применяют для доизмельчения тонких продуктов. Мельницы с решеткой обычно применяют в первой стадии измельчения, а мельницы с центральной разгрузкой, обеспечивающие более тонкое измельчение, - во второй и третьей стадиях.
3.2.2. Футеровка барабанных мельниц
Футеровка является покрытием внутренней поверхности сварного, клепаного или литого барабана. От толщины и профиля футеровки зависят: рабочий объем барабана, производительность мельницы, удельный расход электроэнергии, износ измельчающих тел и характер их движения (высота подъема и коэффициент скольжения по футеровке).
Для защиты барабана мельницы от износа внутренняя поверхность футеруется сменными плитами из марганцовистой, хромистой стали, резины или других материалов. Их профиль (рис. 3.3), помимо указанных функций, существенно влияет на характер движения измельчающей среды.
|
|
|
Рис. 3.3. Профили футеровок: а – брусчатая; б – каскадная; в – волнистая;
г – гладкая; д – резиновая; е – магнитная
При ступенчатой, каскадой и волнистой футеровках мелющие тела поднимаются выше и сила удара их больше, чем при гладкой и резиновой, используемых обычно для измельчения более мелких или более мягких материалов. При этом применение резиновой футеровки является более эффективным, по сравнению с металлической, так как позволяет увеличить срок ее службы, уменьшить трудозатраты при перефутеровках барабана, а также энергозатраты и шум при работе мельницы. В последнее время начали применять магнитную футеровку, состоящую из постоянных керамических магнитов, завулканизированных в резину. Магниты одной стороной прижимают футеровку к барабану, а другой – притягивают магнитный материал (измельчаемую магнетитовую руду, стальные мелющие тела), образуя постоянно восстанавливаемый защитный слой.
Толщина футеровочных плит принимается от 50 мм для малых до 130–150 мм для больших мельниц. Конструкция футеровки барабана должна предусматривать легкую установку и замену футеровочных плит в случае их износа и ремонта.
3.2.3. Барабанные стержневые мельницы
Конструкция стержневой барабанной мельницы подобна конструкции шаровой мельницы с центральной разгрузкой. В барабанных стержневых мельницах мелющими телами служат стержни диаметром от 40 до 125 мм и длиной на 25–50 мм короче внутренней длины барабана. Чтобы снизить уровень пульпы и увеличить скорость прохождения измельчаемого материала, диаметр разгрузочной горловины стержневой мельницы делается значительно больше, чем у барабана шаровой мельницы того же диаметра. Загрузочная горловина должна беспрепятственно пропускать большое количество материала, особенно при работе мельницы в открытом цикле при малых степенях измельчения. Для стержневых мельниц применяется волнистая или ступенчатая футеровка барабана. Гладкая футеровка из-за сильного скольжения стержней быстро изнашивается.
Стержневые мельницы с центральной разгрузкой типа МСЦ диаметром 0,9–4,5 м, длиной 1,8–6 м и рабочим объемом барабана 0,9-85 м3 используются чаще всего для открыто-циклового измельчения дробленых (до 50–12 мм) материалов перед их последующим измельчением. При степени заполнения барабана стержнями на 35–40 % оптимальная частота его вращения составляет 65–70 % критической.
Отношение длины барабана к диаметру для стержневых мельниц обычно составляет 1,4–2. Считается, что нельзя изготовлять стержневые мельницы длиной меньше 1,25 D по условиям спутывания стержневой нагрузки.
Продукт, выходящий из такой мельницы, имеет более равномерный гранулометрический состав по сравнению с продуктом, выдаваемым шаровой мельницей. Крупные куски, попадая между стержнями, измельчаются сами, предохраняя мелкие зерна от переизмельчения, которые просеиваются между ними. Этому способствует также то, что удар стержня воспринимается одновременно несколькими кусками, причем удар большей силы получают куски более крупные. Кроме того, повышается производительность мельницы, снижается расход электроэнергии на 25 %. Однако эти мельницы обеспечивают лишь грубое (первичное) измельчение сырья, а выдаваемый ими продукт требует дополнительного измельчения в шаровой мельнице.
3.2.4. Конструкции мельниц самоизмельчения
и рудногалечных мельниц
Сущность процесса самоизмельчения заключается в том, что крупные куски материала в мельнице, измельчаясь сами, в то же время измельчают более мелкие куски. Крупные куски при этом выполняют роль дробящей среды (шаров), а мелкие – измельчаемого материала.
Процесс самоизмельчения необходим в том случае, когда в измельченном продукте должны полностью или в значительной мере отсутствовать частицы металла, попадающие туда за счет износа измельчающей среды.
Различают процессы:
- собственно самоизмельчение. Материал крупностью 300 мм после первой стадии дробления поступает в мельницы самоизмельчения. Барабаны мельниц самоизмельчения делают большого диаметра (до 12 м) и часто короткими (D: L = 3: 1);
- рудное полусамоизмельчение, отличающееся от самоизмельчения добавкой в мельницу стальных шаров большего диаметра (100–125 мм) в количестве 6–10 % объема мельницы. Шары добавляют при недостатке крупных кусков в дробленом материале, а также для увеличения производительности мельницы;
- рудногалечное измельчение. Руда крупностью +0 – 6 мм или мельче, полученная в результате рудного самоизмельчения, полусамоизмельчения или измельчения в стержневой мельнице, измельчается в рудногалечных мельницах, по конструкции сходных с шаровыми мельницами с решеткой. Рудная галька (100–40 мм, 75–30 мм), используемая в качестве дробящих тел, отбирается в процессе дробления после второй стадии дробления руды или выделяется при рудном самоизмельчении.
По сравнению с измельчением в шаровых и стержневых мельницах самоизмельчение имеет преимущества:
- в мельницы самоизмельчения можно подавать материал крупностью –300 + 0 мм после первой стадии дробления. Таким образом, при самоизмельчении исключаются стадии среднего и мелкого дробления, т.е. упрощается технологическая схема и улучшаются технологические показатели последующего обогащения;
- уменьшается переизмельчение руды благодаря разлому кусков по межзерновым контактам;
- достигается экономия в расходе стали, так как не применяются шары.
Удельная производительность мельниц самоизмельчения ниже, чем для шаровых и стержневых мельниц, а расход энергии в 1,3–1,4 раза выше по сравнению с расходом энергии при работе по обычным схемам дробления и измельчения стальной средой. Расход футеровки в мельницах самоизмельчения выше, чем в обычных шаровых и стержневых мельницах.
Мельница «Аэрофол» для сухого самоизмельчения (рис. 3.4) представляет собой короткий барабан 1 большого диаметра (5,5–11 м).
На внутренней поверхности вдоль образующей барабана на некотором расстоянии друг от друга укрепляются балки-ребра 2, которые при вращении барабана принимают куски материала. Падая вниз, куски разбиваются, ударяясь о ребра, одновременно они дробят ударом находящийся внизу материал. На торцовых крышках 3 барабана укреплены кольца 4 треугольного сечения. Назначение этих колец – направлять куски материала в середину барабана.
Рис. 3.4. Мельница «Аэрофол» для сухого самоизмельчения:
1 – барабан; 2 – балки-ребра; 3 – торцовые крышки;
4 – кольца треугольного сечения
Создание такого агрегата дало возможность перерабатывать сырье (например, известняк, мел) влажностью 20–22 % по сухому способу. Большой диаметр загрузочной цапфы позволяет пропускать значительный объем горячих газов для подсушки измельчаемого материала.
Мельницы «Аэрофол» могут работать в замкнутом и открытом цикле. В первом случае измельченный материал выносится газовым потоком в сепаратор, где разделяется на тонкую и грубую фракции. Тонкая осаждается в циклонах, крупная при необходимости возвращается в мельницу. Во втором случае весь измельченный материал направляется в циклоны для осаждения. Осажденный продукт поступает в мельницу домола, работающую в замкнутом цикле с центробежным сепаратором.
Мельницы самоизмельчения работают в режимах как сухого, так и мокрого самоизмельчения. При производстве цемента по мокрому способу применяют мельницы типа «Гидрофол» (за рубежом – «Каскад») для измельчения карбонатных пород на первой стадии измельчения.
Материал подается из загрузочной воронки в полую цапфу и далее винтовыми лопастями в барабан, установленный в подшипниках, куда подается также вода. Барабан футерован стальными плитами, на которых укреплены брусья, выступающие над плитами на 200–250 мм при шаге размещения 700 мм. Материал захватывается брусьями и поднимается на высоту, соответствующую углу поворота барабана 150–160о, и затем падает. Материал измельчается в результате удара кусков между собой, о футеровку, а также в результате истирания. С разгрузочной стороны мельница снабжена решеткой, которая состоит из отдельных секторов. За решеткой имеются радиальные перегородки – лифтеры, которые вычерпывают пульпу с измельченным материалом. На разгрузочной цапфе закреплена коническая бутара с обратной спиралью для отделения и возврата в мельницу недоизмельченных кусков. Оптимальная частота вращения барабана мельницы составляет 70–75 % критической при степени заполнения его 38–42 %. Для мельниц сухого способа измельчения типа «Аэрофол» оптимальная частота вращения барабана при степени заполнения его 35–42 % составляет 80–85 % критической.
Сухое измельчение более дорогое, так как транспортирование измельченного материала с помощью вентилятора требует большого расхода электроэнергии. Еще больше возрастает расход электроэнергии в случае необходимости подсушки материала. Но если за измельчением следует сухой технологический процесс, то сухое измельчение имеет большие преимущества из-за отсутствия дорогого водно-шламового хозяйства.
Преимущества мокрого измельчения заключаются в меньшей потребляемой энергии в расчете на 1 т измельченного материала, в более высокой производительности мельницы (примерно на 15 %), возможности вести процесс при более высокой частоте вращения барабана, отсутствии пылеобразования, облегчении транспортирования, распределения и классификации материала более экономичным гидротранспортом.
Дата добавления: 2015-12-19; просмотров: 53; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!