Файл: Басов, А. И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов учебник.pdf

направленную по касательной к окружности перпендикулярно со­ ставляющей Р sin а. Чтобы приподнятый шар находился в равно­

весии, т. е. не мог оторваться от стенки барабана, центробежная сила должна быть равна радиальной составляющей силы Р или быть

больше нее

С увеличением числа оборотов центробежная сила инерции может достигнуть такой величины, что шар не оторвется от барабана даже в самой наивысшей точке А, когда угол а = 90°. В этом случае урав­

нение принимает вид

„2

Подставляя значение окружной скорости, которая при числе

Решая уравнение относительно и и подставляя соответствующие

значения, получаем

Полученное по этой формуле число оборотов барабана мельницы называют критической скоростью вращения, т. е. скоростью, при которой шары не смогут оторваться от стенки барабана. При выводе формулы не учитывалось скольжение шаров по внутренней поверх­ ности барабана и скатывание отдельных шаров вниз. С учетом этих факторов для удержания шара в равновесии потребуется значительно большая скорость вращения, чем получаемая по формуле (45). Действительная скорость вращения выразится формулой

4 2 ,4

п„ — ..... ■, (46)

д V D sin cp

где D — внутренний диаметр барабана, м;

Ф— угол трения измельчаемого материала о футеровку бара­ бана.

Так как sin ф всегда меньше единицы (tg ф = / — коэффициент трения скольжения), величина пя всегда будет больше пкр. Скорость

пд называют действительной критической скоростью вращения барабана в отличие от так называемой фиктивной критической ско­ рости, определяемой по формуле (45).

172

Если принять коэффициент трения между материалом (рудой) и футеровкой (стальной) барабана равным / — 0,4, то отношение этих скоростей выразится

икр 1/4in ф V sin 21° 50'

Практически число оборотов барабана принимается в пределах 70—80% от фиктивной, но общепринятой скорости вращения. Если

Расхождения между теоретической и практической скоростями вращения приводятся в таблицах технических характеристик мель­ ниц.

В результате исследований работы мельниц установлено, что оптимальное число оборотов барабана зависит от степени запол­ нения барабана шарами, которая учитывается коэффициентом заполнения ср. Его обычно принимают равным 0,3—0,45 для стержне­ вых и 0,4—0,5 для шаровых мельниц от величины полезного объема барабана. Каждому коэффициенту заполнения барабана дробящей загрузкой соответствует только одна скорость вращения барабана, при которой дробящая среда производит наибольшую работу. Зави­ симость между числом оборотов барабана, его диаметром и коэффи­ циентом заполнения барабана шарами выражают следующей эмпи­ рической формулой:

Полученная формула связывает между собой не только скорость вращения и диаметр барабана, как это выражено в формулах (46) и (47), но и коэффициент заполнения барабана дробящими телами, который имеет существенное значение.

Производительность барабанной мельницы зависит от многих

факторов, ее определяют пока только на основании опытных данных по эмпирическим формулам. Теоретических методов расчета не раз­ работано вследствие неизученное™ влияния - и сложного взаимо­ действия этих факторов. Ориентировочно часовую производитель­ ность мельницы определяют по распространенной эмпирической формуле

где D и L — диаметр и длина барабана, м;

К— опытный коэффициент, учитывающий величину шаро­ вой загрузки, размер шаров, физические свойства измельчаемого материала, крупность исходного мате­ риала и продукта измельчения и др.; величина коэф­ фициента колеблется от 0,5 до. 2,93.

173

Как видно из приведенной формулы, производительность мель­ ницы в основном зависит от диаметра барабана, который в формуле значится в степени 2,6. Согласно формуле, производительность прямо пропорциональна длине барабана. Однако это справедливо только до определенной величины длины барабана. По данным некоторых исследований, считается, что паивыгоднейшая длина барабана составляет 2/3 его диаметра. Дальнейшее увеличение длины барабана приводит к снижению эффективности измельчения, т. е. к уменьше­ нию отношения производительности мельницы к потребляемой мощ­ ности (измеряется в тоннах на киловаттчас).

Для вновь проектируемых обогатительных фабрик производитель­ ность мельниц рассчитывают по методу подобия, т. е. исходят из имеющихся практических данных работы аналогичных мельниц на действующих фабриках при режиме, близком к наиболее выгодному.

Чтобы обеспечить наиболее эффективную работу мельницы, тре­ буется постоянно поддерживать оптимальную загрузку дробящих тел. При недостаточной загрузке производительность мельницы сни­ жается, а при излишней — нерационально расходуется энергия.

Шаровая загрузка работающей мельницы состоит из множества шаров разных размеров (значительная часть которых в процессе работы теряет форму шара), беспорядочно расположенных в ба­ рабане. Объем самих шаров составляет около 62% всего объема загрузки, 38% приходится на промежутки между шарами. Стержни заполняют объем стержневой загрузки на 83,5%.

Массу шаровой загрузки определяют по формуле

где ф — коэффициент заполнения барабана шарами; у — объемная масса стальных шаров плотностью 7,85, на долю

Массу стержневой загрузки ориентировочно можно определить по формуле

G = 5,1 ф К т.

Объемная масса стержней принята равной 6,5.

Оптимальная загрузка мельницы шарами практически нахо­ дится в пределах 1,7— 1,9 т на 1 м3 объема барабана; верхний уро­ вень загрузки должен находиться ниже горизонтальной оси барабана примерно на г/12 его диаметра.

Эффективность работы мельницы зависит от правильного выбора диаметра дробящих тел.' Между размером исходного измельчаемого материала и размером дробящих тел установлена определенная зависимость:' с увеличением крупности материала увеличивается и масса дробящего тела. Нерационально измельчать крупными ша­ рами мелкие куски материала, а мелкими — крупные. В первом слу­ чае живая сила удара падающих шаров будет избыточной, а во вто­ ром — недостаточной для эффективного измельчения материала. Как увеличение, так и уменьшение размера шаров против необхо-

174

дймого приводят к снижению производительности мельницы И уве­ личению расхода энергии на измельчение единицы продукции.

Ориентировочно диаметр шаров находят по формуле Разумова

Эта формула выведена по экспериментальным данным и основы­ вается на некоторых средних условиях. Поэтому в каждом случае подбирают размер наибольшего шара опытным путем с учетом мест­ ных конкретных условий.

Производительность мельницы возрастает, а удельный расход энергии заметно снижается с уменьшением крупности измельчае­ мого материала. Это объясняется тем, что для измельчения мелких кусков материала требуются шары меньшего диаметра. Так как ко­ личество мелких шаров при одной и той же дробящей загрузке резко возрастает, количество ударов и площадь соприкосновения шаров с материалом также возрастают . Например, в 1 т дробящей загрузки

(полезная часть работы) и чтобы преодолеть вредные сопротивления в подшипниках, зубчатом зацеплении привода и электродвигателя. Полезную мощность принимают в пределах 75—85% от общей вели­ чины затрачиваемой мощности, остальная часть расходуется на прео­ доление сопротивлений. Чтобы поднять материал, требуется незна­ чительное количество электроэнергии, следовательно, вся полезная мощность двигателя расходуется практически на приведение дро­ бящей загрузки в рабочее движение. Поэтому шаровая и стержневая мельницы расходуют одинаковое количество энергии при работе под нормальной нагрузкой или вхолостую. Отсюда возникает требо­ вание — не допускать, чтобы мельница работала с недогрузкой и тем более вхолостую.

Мощность мельницы так же, как и производительность, подсчи­ тывают по эмпирическим формулам с учетом показателей аналогич­ ных действующих мельниц. Для ориентировочных подсчетов можно

п — число оборотов барабана в 1 мин;. G — масса дробящей загрузки, кг.

175

Подставляя в формулу значение числа оборотов

32

получаем более простую формулу, пригодную для приблизительных расчетов

§ 31. Конструкции мельниц

Наибольшее количество мельниц, работающих на предприятиях цветной металлургии, сосредоточено на обогатительных фабриках, где они являются важнейшими технологическими агрегатами. Рудо­ размольные мельницы представлены тремя основными группами: шаровыми с центральной разгрузкой продукта и с разгрузкой через решетки и стержневыми (разгрузка центральная, см. рис. 81).

Шаровая мельница с центральной разгрузкой

Мельница этого типа (рис. 84) состоит из стального барабана 6,

зафутерованного плитами 7 и закрытого с обоих концов стальными крышками 12, защищенными футеровкой 5. Крышки отлиты заодно

с полыми цапфами — опорами барабана. Наружный диаметр цапф равен 1000 мм. Поверхность цапф по окружности этого диаметра является поверхностью трения, работающей в паре с вкладышем головного подшипника 2. Поэтому ее подвергают тщательной меха­

нической обработке. Вкладыши подшипников — баббитовые (баб­ бит марки Б-16 или предпочтительнее Б-83). В улучшенных конструк­ циях мельниц вкладыши делают из свинцовнсто-оловянистой бронзы, что повышает их срок службы против баббитовых в 2—3 раза. Иногда диаметр разгрузочной цапфы бывает больше диаметра загрузочной цапфы для более свободной разгрузки измельченного материала. Головные подшипники устанавливают на чугунных пли­ тах 1. Известны конструкции крупных мельниц, головные подшип­

ники которых переведены со скользящего трения на трение каче­ ния — роликоподшипники. При мощности электродвигателя мель­ ницы в несколько тысяч киловатт и повышении к. п. д. привода на 5—6% достигается значительная экономия в расходе электроэнергии. Кроме того, это позволяет повысить срок службы и герметичность опоры.

Руда в мельницу подается питателем 3 через коническую горло­

вину, расширяющуюся в сторону движения руды. Она одновременно защищает цапфу от истирания. Питатель жестко и прочно закреплен на торцовой части цапфы с таким расчетом, чтобы выдерживать боль­ шой изгибающий момент и ударную нагрузку. Радиус черпания пи­ тателя мельницы 2700X3600 мм, показанной на рис. 84, составляет

1500 мм.

176