Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







ГЛАВА 4. ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ 6 глава





 

Чем выше точка подъема шара, тем больше скорость падения его и большее ударное действие на руду в точке В в момент падения, т.е в этом случае кинетическая энергия , идущая на измельчение, будет иметь наибольшее значение.

Для определения оптимальной частоты вращения мельницы рассмотрим положение одного шара массой Р на внутренней поверхности барабана мельницы.Шар, вращающийся вместе с барабаном со скоростью v, будет находится в точке m под действием центробежной силы и силы тяжести. Центробежная сила С будет равна

С = ,

где m – масса шара, равная Р/ g ;

R – радиус траектории, по которой движется шар;

g – ускорение свободного падения.

При подъеме шара на угол α силу тяжести шара можно разложить на силу P sinα, направленную по радиусу, и на касательную Pcosα. Чтобы шар оставался в равновесии и не отрывался от стенки барабана необходимо

P sin α

или sin α

При критической скорости вращения мельницы шар в момент прохождения его через верхнюю точку m1 , будет находится в равновесии, т.е. α = 900, а sinα = 1.

Тогда ≥ 1 или v2 ≥ gR

При частоте вращения мельницы n, об/мин, скорость вращения мельницы будет

v =

или

v2 = ,

Откуда 2

Тогда критическая скорость вращения мельницы

n2 = ,

где D – диаметр барабана мельницы, м.

Подставляя значения и g определяется критическая частота вращения ( число оборотов в минуту) мельницы

nкр = = , мин-1 (48)

Если через R обозначить внутренний радиус барабана мельницы критическая скорость вращения барабана мельницы примет вид

nкр = , мин-1 (49)

При расчетах обычно используется наружный диаметр барабана мельницы и число оборотов мельницы принимается в среднем около 75% от критической, т.е.

n = 0,75 nкр = , мин-1 (50)



В зависимости от скорости вращения барабана мельницы при заполнении мельницы шарами и рудой до 40% объема мельницы работают в каскадном, водопадном, смешанном режиме. При каскадном режиме( 50-60% критической скорости) шары , поднимаясь на небольшую высоту,

 

 

Рис. 32. Контур движения шаров в мельнице при каскадном и водопадном режимах

 

скатываются вниз, измельчая руду истиранием и раздавливанием . Применяется этот режим, в основном, при работе стержневых мельниц, для получения равномерного по крупности продукта, например, перед обогащением гравитационными методами. При водопадном режиме, который осуществляется при скорости вращения барабана 75-88% от критической, шары переходят с круговой траекторию на параболическую и осуществляют измельчение руды за счет удара падающих шаров и частично истиранием ( рис. 32).

Применяется этот режим при измельчении крупнодробленой и твердой руды.

Смешанный режим осуществляется как с падением, так и перекатыванием шаров, что наблюдается при частоте вращения барабана мельницы 60…75% от критической. В промышленных условиях, когда мельница, когда мельница заполняется на 30…50% ее объема, шары движутся в несколько слоев и каждый из них имеет имеет различный радиус движения и различные линейные скорости. Чем меньше радиус траектории, тем меньше скорость и тем больше возможность для шара скатиться вниз. Поэтому шары наружного слоя, прилегающего к внутренней поверхности барабана мельницы, движутся с наибольшим радиусом; суммарная масса внешнего слоя шаров больше массы любого внутреннего слоя шаров, что благоприятствует более эффективному использованию шаровой нагрузки. Эти шары имеют наибольшую скорость и производят измельчение под действием удара. Шары внутренних слоев движутся по траектории с наименьшим радиусом и измельчают руду преимущественно истиранием.

Эффективность работы мельницы определяется не только максимальной производительностью и равномерным по крупности продуктом измельчения, но и величиной расходов на измельчение 1 т руды или стоимость измельчения, которая складывается из стоимости расходуемой энергии, расхода измельчающих тел и футеровки. Расход энергии на 1 т руды при тонком измельчении равен 10…15 кВт· ч, что составляет 40-60% энергии, расходуемой на весь процесс переработки руды. Такой высокий расход энергии объясняется большой массой мельницы с измельчающей средой. Перегрузка мельницы ею ведет к повышенному расходу энергии и износу шаров или стержней, а недогрузка резко снижает производительность мельницы и вызывает ускоренный износ футеровки барабана мельницы. Наибольшая производительность шаровой мельницы соответствует ее скорости вращения в пределах 75-88% от критической и заполнению ее шарами на 45…50% объема.

С увеличением массы измельчающей среды производительность мельницы увеличивается до определенного предела, после чего производительность начинает уменьшаться. Оптимальная масса шаровой нагрузки зависит от скорости вращения мельницы и от коэффициента заполнения ее. Обычно уровень шаровой загрузки в мельнице на несколько сантиметров ниже оси мельницы.. Для скорости вращения, равной 75…88% от критической, оптимальная масса шаровой нагрузки составляет 1700…1950 кг на 1 м3 объема мельницы при плотности шаров 7900 кг / м3.

Как известно, объемная или насыпная масса шаровой нагрузки зависит от плотности стальных шаров и объема промежутков, образуемых шарами различной крупности, располагающимися внутри барабана мельницы беспорядочною Если принять плотность стальных шаров равной 7500…7800 кг/м3 и 38-48% объема шаровой нагрузки, приходящихся на промежутки между шарами, то объемная масса шаровой нагрузки для стальных кованых шаров будет равна 4500…4800 кг/м3 а для литых стальных шаров – 4350…4650 кг/м3.

Массу шаровой нагрузки G мельницы диаметром D и длиной L при коэффициенте заполнения φ и насыпной массе шаров 4800 кг/м3 можно определить по формуле

G = 3,73 φ D2 L, т (51)

Масса стержневой загрузки определяется по формуле

G = 5,1 φ D2 L, т (52)

При расчете плотность стержней принята равной 7800 кг/м3, насыпная масса 6500 кг/м3 и объем промежутков между стержнями 16,5%.

Во время работы мельниц шары и стержни постепенно изнашиваются, масса шаровой и стержневой загрузки снижается, что влечет за собой снижение производительности мельницы. Поэтому для нормальной работы мельницы постоянно поддерживается масса шаровой или стержневой загрузки. Ддя этого в мельницы в соответствии с расходом на 1 т руды автоматически загружаются новые шары и стержни.

Износ шаров и стержней при измельчении зависит от материала, из которого они изготовляются, от твердости, абразивности и крупности измельчаемой руды, конечной крупности измельчения, и колеблется в широких пределах. Так на медных флотационных фабриках он составляет 1,5 кг/т, на медно-никелевых – 1,6 кг/т. Расход стержней при измельчении, например, магнетитовых кварцитах составляет 0,4-0,5 кг/т. Средний расход шаров на 1 т измельченного продукта приведен в таблице 14.

 

Таблица 14. Средний расход шаров на 1 т измельченного продукта, кг

Материал шаров Крупность измельченного продукта, мм
до 0,2 до 0.15 до 0,074
Сталь хромистая 0,5 0,75 1,0
Сталь углеродистая 0,75 1,0 1,25
Чугун 1,0 1,25 1,50

Износ шаров может также определяться на 1 кВт ч израсходованной на измельчение электроэнергии, который составляет в среднем 0,31 кг, а стержней - 0,46 кг.

Максимальная крупность шаров, загружаемых в мельницу, зависит от крупности исходного продукта. В настоящее время диаметр шаров, применяемых в практике измельчения, составляет 40…125 мм.

Диаметр шаров для измельчения руды определенной крупности можно определить по формуле

Dш = 28 , (53)

Где Dш – диаметр шара, мм;

d – средний размер куска руды в питании мельницы, мм.

Значения оптимального диаметра шара для исходного материала различной крупности, приведены в таблице 15.

 

 

Таблица 15. Оптимальный диаметр шаров для измельчения исходного материала различной крупности

Крупность исходного материала, мм 53-60 35-53 27-38 13-19 6,8-9,5 4,7-6,7 2,4-3,3
Диаметр шаров, мм 100-110 90-100 70-80

Следует учитывать, что при загрузке мельницы шарами одного диаметра эффективность измельчения и производительность мельницы снижаются. Поэтому шаровая загрузка должна содержать шары различного диаметра. Шары большого диаметра измельчают крупные куски руды, а шары среднего и малого диаметра истирают мелкие куски руды. Однако мелкие шары диаметром 25-50 мм не рекомендуется применять совместно с крупными, т.к. они будут занимать свободное пространство между крупными шарами и в значительной степени будут принимать удар и истирание на себя, что способствует их быстрому износу и удалению из мельниц.

Поэтому производится рационная догрузка мельниц шарами различного диаметра при определенном соотношении, которое определяет эффективную работу мельницы. В таблице 16 приведено соотношение шаров различного диаметра в загрузке шаровых мельниц.

Таблица 16. Соотношение массы шаров различного диаметра в мельнице в зависимости от крупности исходного питания, %

Диаметр шаров, мм Количество шаров по массе, % при крупности исходного питания. мм
24-60 3-13
-
-

 

При длительной работе мельницы шары и стержни истираются, меняют форму и ухудшают измельчение. Изношенные мелкие шары удаляются из мельницы непрерывно, а находящаяся в мельнице шаровая загрузка периодически подвергается пересортировке. Эта операция совмещается с перефутеровкой барабана мельницы, т.е. с заменой износившейся футеровки. Для этого из мельницы выгружаются все шары, которые разделяют по классам крупности на сортировочной установке. Мелкие шары ( 10-15 мм) и шары, потерявшие форму удаляются, а в мельницу догружают новые шары соответствующего диаметра. Такая сортировка проводится один раз в 2-3 месяца, что способствует поддержанию эффективности измельчения.

Производительность барабанных мельниц измеряется массой измельченного материала в единицу времени или количеством вновь образованного расчетного класса крупности также в единицу времени. Производительность мельниц зависит от большого количества факторов: от крупности исходного и конечного продукта, измельчаемости руды, размера, типа и частоты вращения мельницы, содержания твердого в питании, величины циркуляционной нагрузки и эффективности работы классифицирующих аппаратов. Поэтому определение производительности мельниц по теоретическим формулам невозможно.

Производительность мельницы по исходному питанию определяется по количеству руды, прошедшей через мельницу в единицу времени, т.е.

Q =

где P – количество руды, прошедшей через мельницу, т;

t – время измельчения, ч.

Однако эта формула не дает представления о выполненной работе измельчения исходного материала определенной крупности с получением заданной крупности продукта измельчения. Этот недостаток свойственен и определению производительности мельницы в зависимости от ее размеров, которая пропорциональна диаметру барабана и его длины, т.е.

Q = K D2,5 L , т/ч , (54)

где D и L- диаметр и длина мельниц, м;

K – коэффициент пропорциональности, зависящий от крупности исходной и измельченной руды. Его значение изменяется в зависимости от этих параметров в широком диапазоне ( от 0,5 до 2,9).

Такое определение производительности мельницы с использованием коэффициента К не учитывает количество готового по крупности продукта в исходной руде, величину циркулирующей нагрузки и другие факторы.

Одним из наиболее важных факторов является крупность поступающей в мельницу руды. Оптимальной крупностью питания мельниц является крупность, при которой суммарные затраты на операции дробления и измельчения 1 т руды будут минимальными. Для стержневых мельниц такой оптимальной крупностью питания является 15-20 мм, а для шаровых – 10-13 мм.

Наиболее точно производительность мельницы можно определить по удельной производительности по вновь образованному классу или по эффективности измельчения.

Производительность мельницы, отнесенная к единице объема мельницы, называется удельной производительностью и определяется по формуле

q = , т/(м3∙ ч), (55)

где Q –производительность мельницы по исходному продукту, т/ч;

V – рабочий объем мельницы, м3.

В исходном материале, поступающем в мельницу, содержится какое-то количество уже готового по крупности материала (расчетного класса), поэтому удельную производительность определяют по вновь образованному классу, т.е. по количеству расчетного класса, за который при измельчении принимается обычно класс минус 0,074 или 0.044 мм, полученного в единицу времени и отнесенного к объему мельницы

q = (56)

где q – удельная производительность мельницы по вновь образованному классу, т/(м3∙ч);

Q – производительность мельницы, т/ч;

βк – содержание расчетного класса в измельченном продукте, доли ед.;

βи - содержание расчетного класса в исходном продукте, доли ед.;

D – внутренний диаметр барабана мельницы, м;

L – внутренняя длина барабана мельницы, м.

Содержание расчетного класса в дробленом продукте, направляемом на измельчение, и в продуктах измельчения, приведены в таблице 17.

Таблица 17. Содержание расчетного класса в дробленом и измельченном продукте

  Крупность дробленого продукта, мм Крупность продукта измельчения, мм
-40 -20 -10 -5 -3 -0,4 -0,3 -0,2 -0,15 -0,1 -0,074
Содержание класса -0,074 мм, %

 

Для расчета производительности мельницы по вновь образованному классу используется значение удельной производительности при измельчении эталонной руды. Для фабрик, перерабатывающих руды цветных металлов, удельная производительность по вновь образованному классу принимается равной 1,03 т/м3 ч с учетом поправок на измельчаемость руды, тип и размер мельницы, крупность исходного материла и измельченного продукта.

Одним из важных факторов, определяющих эффективность работы мельницы является содержание твердого при измельчении, которое обычно составляет 65-75%. Соотношение твердого к жидкому определяет текучесть измельчаемой пульпы и ее способность проходить через мельницу. При большом количестве воды пульпа быстро проходит через мельницу, что приводит к укрупнению измельченного продукта. Очень плотная пульпа ухудшает текучесть материала, что вызывает увеличение содержания крупного класса в продукте измельчения, а также может вызвать забивание мельницы.

 

2.5. Измельчительное оборудование

В настоящее время для измельчения различных руд и материалов применяется большое разнообразие размольного оборудования, которое классифицируется по форме барабана, по виду дробящей среды, способу измельчения и способу разгрузки. Наиболее широкое распространение в практике рудоподготовки получили барабанные мельницы. К ним относятся прежде всего мельницы, в которых измельчение осуществляется стальной средой ( шарами, цильпепсами и стержнями) , рудой ( рудное самоизмельчение), рудой с добавкой шаров ( полусамоизмельчение) и галей ( рудногалечное измельчение). Барабанные мельницы могут быть также цилиндрическими и коническими. В последнее время находят распространение вертикальные барабанные мельницы типа Вертимил, применяются вибрационные и центробежные барабанные мельницы, а также мельницы для струйного измельчения.

Применяемые мельницы классифицируются на мельницы для мокрого и сухого помола.

 

2.5.1. Шаровые мельницы

Барабанные шаровые мельницы, которые являются основным измельчительным оборудованием на фабриках, перерабатывающих руды цветных и редких металлов, различаются между собой способом разгрузки измельченного продукта: мельницы с центральной разгрузкой и мельницы с разгрузкой через решетку или диафрагму.

Рис. 33. Шаровая мельница с центральной разгрузкой

 

Шаровая мельница с центральной разгрузкой (рис. 33) состоит из цилиндрического барабана 1, изготовленного из сварных или клепаных стальных листов большой толщины. На обоих концах барабана крепятся торцевые крышки 2 и 3 с пустотелыми цапфами из литой стали. Посредством цапф корпус мельницы опирается на коренные подшипники 4. Барабан мельницы и торцевые крышки с внутренней стороны футеруются износоустойчивыми футеровочными плитами 5. Исходный материал в мельницу загружается питателем через пустотелую загрузочную цапфу 9, а измельченный материал в виде пульпы разгружается с противоположной стороны мельницы через полую разгрузочную цапфу 10 диаметр которой несколько больше диаметра загрузочной для создания самотека пульпы. Горловина разгрузочной цапфы имеет спираль с вращением, обратным вращению мельницы для удаления изношенных шаров.

В корпусе барабана имеется один или два люка 11 для осмотра, ремонта мельницы и подачи футеровочных плит. Для закрепления этих плит в корпусе барабана мельницы имеются отверстия для болтов.

Привод мельницы осуществляется от асинхронных или синхронных двигателей через редуктор или непосредственно от электродвигателя через малую венцовую шестерню 7 и большую венцовую шестерню 6, укрепленную на барабане мельницы.

Исходный материал в мельницу поступает через питатель, который укрепляется на загрузочной цапфе мельницы. Применяется три типа питателей : барабанный, улитковый и комбинированный ( рис.34).

 

Рис. 34. Барабанный, улитковый и комбинированный питатели

Барабанный питатель применяется при работе мельницы в открытом цикле для загрузки ее рудой, поступающей со склада или бункера мелкодробленой руды, а также для подачи песков гидроциклонов, работающих в замкнутом цикле с мельницей. Питатель представляет собой открытый с обоих концов барабан 1, внутри которого находится спиральная улитка 2, подающая материал внутрь мельницы при вращении ее.

Улитковые питатели устанавливаются на мельницы, которые работают в замкнутом цикле со спиральными классификаторами, пески которых поступают обратно в мельницу. Питатель состоит из спирали 1, конец которой имеет сменный козырек 2, предохраняющий улитку от износа. Питатели могут быть одно – или двухчерпаковые в зависимости от производительности мсельницы. Пески классификатора подаются в загрузочную коробку мельницы, откуда они захватываются улиткой при каждом обороте мельницы и подают материал в загрузочную цапфу.

Комбинированные питателиприменяются тогда, когда в мельницу одновременно подается исходная руда , которая поступает в барабанную часть питателя, и пески классификатора, захватываемые улиткой питателя.

Для защиты внутренней поверхности барабана мельниц от износа она облицовывается футеровочными плитами, которые изготовляют из чугуна, марганцовистой , хромистой стали или резины. Футеровочные плиты имеют толщину от 50 до 150 мм. Для грубого измельчения применяются ребристые футеровочные плиты, для тонкого измельчения – гладкие или волнистые. Футеровочные плиты имеют ступенчатый, волнистый и комбинированный профиль (рис.35).

 

Рис.35. Профили основных видов футеровок.

а– гладкая; б – волнистая; в – ступенчатая; г – комбинированная брусчатая; д-комбинированная метало-деревянная

 

 

Резиновая футеровка используется в мельницах для тонкого измельчения и в рудногалечных мельницах. Футеровочные плиты крепятся к внутренней поверхности барабана болтами с фасонными головками овальной формы. Средний срок службы стальной футеровки барабана составляет 6-8 месяцев, резиновой в 2-3 раза больше. Расход футеровки обычно колеблется от 0,1 до,4 кг/т в зависимости от крупности и твердости исходного материала, степени его измельчения и качества футеровочных плит.
Основными параметрами мельницы являются внутренний диаметр и длина барабана, равная расстоянию между торцевыми крышками. Максимальный объем барабана мельцы составляет 140 м3. Однако в настоящее время эксплуатируются шаровые мельницы с объемом барабана 320 м3. Такие мельницы имеют диаметр мм и длину мм. Мельницы имеют сокращенное обозначение, например, мельница МШЦ -3200 х 4500 – это Мельница Шаровая с Центральной разгрузкой, барабан которой имеет диаметр 3200 мм и длину 4500мм.

Техническая характеристика шаровых мельниц с центральной разгрузкой приведена в таблице 18.

Таблица 18. Техническая характеристика шаровых мельниц с центральной разгрузкой

 

Параметры Типоразмер мельницы
МШЦ – 900 х МШЦ 1200 х МШЦ- 1500 х МШЦ- 2100 х МШЦ- 2700 х МШЦ-3200 х МШЦ- 3600 х МШЦ-3600 х МШЦ-4000 х МШЦ-4500 х МШЦ-5500 х
Диаметр барабана внутренний D (без футеровки). мм
Длина барабана L (без футеровки). мм
Номинальный объем барабана, м3 0,9 3,2 4,4 8,6 19,0 32,0 36,0 49,0 60,0 82,0 140,0
Степень заполнения барабана шарами,% не более
Мощность электродвигателя, кВт
Масса мельницы,т 4,62 16,0 20,84 50,0 73,89 139,0 144,0 162,0    
                         

 

Шаровые мельницы с центральной разгрузкой большого объема имеют безредукторный привод с помощью кольцевого тихоходного синхронного электродвигателя, расположенного непосредственно на барабане мельницы, что позволяет регулировать частоту вращения мельницы в соответствии с характером измельчаемого материала, повысить производительность по готовому классу, снизить удельные расходы электроэрегии и износ футеровки.

Техническая характеристика большеобъемных шаровых мельниц приведена в таблице 19.

 

Таблица 19. Техническая характеристика шаровых мельниц большого объема с безредукторным приводом

Параметры   Типоразмер мельниц
  МШЦ 5500 х 8000 МШЦ 6000 х 8500 МШЦ 7000 х 9000
Диаметр барабана внутренний D (без футеровки). мм
Длина барабана L (без футеровки). мм
Номинальный объем барабана, м3
Степень заполнения барабана шарами,% не более  
Мощность электродвигателя, кВт  
Масса мельницы,т  
             

 

 

Шаровая мельница с разгрузкой через решетку( см.рис. 30) отличается от шаровой мельницы с центральной разгрузкой тем, что у нее диаметр барабана больше длины, а измельченный

 

Продукт азгружается не самотеком, а принудительно через решетку (рис.36) с регулируемым уровнем разгрузки.

 

Рис.36. Разгрузочная решетка мельницы

 

Диафрагма 1 с отверстиями 2 и радиальными ребрами 3 крепится ребристой стороной к торцевой разгрузочной крышке 4 болтами 5. В центре диафрагмы имеется разгрузочное отверстие с трубой, проходящей в полую цапфу мельницы. Труба предотвращает забивку мельницы материалом в случае перегрузки или при засорении диафрагмы. Диафрагма защищена от износа футеровочными плитами 6 и 9 и прямоугольными колосниковыми решетками 7, расположенными радиально. Футеровка крепится сквозными болтами 8 к торцевой крышке. Колосниковые решетки заклиниваются секторными футеровочными плитами 9, имеющими скос. Плиты крепятся болтами 10.

Крупные куски руды и шары задерживаются решеткой в мельнице, а измельченная руда разгружается через решетку в промежуточную камеру, находящуюся между колосниковой решеткой и диафрагмой. К наружной стороне решетки между ней и торцевой крышкой мельницы укреплены радиально расположенные ребра, на которые пульпа попадает через отверстия диафрагму. При вращении барабана мельницы ребра выполняют роль лифтеров, которые поднимают пульпу вверх и сбрасывают ее на конус, расположенный вершиной к разгрузочной цапфе. Пульпа стекает по образующей конуса и через полую цапфу разгружается из мельницы.









Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.