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

предметов. Конструкция машины допускает создание крупных агре­ гатов с очень большой единичной производительностью. Отечествен­ ными заводами выпускаются шаровые мельницы диаметром, превы­ шающим 5 м; диаметр мельниц самоизмельчеиия превышает 7 м (см. ниже).

Барабанные мельницы могут устойчиво с полной нагрузкой рабо­ тать длительное время, что позволяет на передовых фабриках дости­ гать высокого коэффициента использования (движения) мельниц: 0,95—0,97. Устойчивость работы создает возможность полной авто­ матизации измельчительного отделения обогатительных фабрик. Конструкция мельниц допускает переработку самых разнообразных материалов (руд) по крепости и абразивности и выдачу продукта очень тонкого измельчения (до 50 мкм и меньше).

Недостатки этих мельниц — низкие к. п. д. (не более 5%) и эф­ фективность измельчения, так как на подъем огромной массы дро­ бящих тел затрачивается большое количество энергии, а контакт их с измельчаемым материалом происходит по незначительной по­ верхности — теоретически в точке (при шаровом измельчении) и по лиинн (при стержневой загрузке). Значительная часть энергии тра­ тится бесполезно на подъем истертых шаров (плоскуш), практически не производящих измельчения; громоздкость и большая металлоем­ кость машины, требующей больших площадей для установки и круп­ ных грузоподъемных средств для обслуживания; большой расход металла на изготовление футеровки, шаров и стержней и загрязне­ ние пульпы металлическим шламом; сильный шум, создаваемый ударным движением дробящих тел по металлической футеровке.

Мельницы для самоизмельчеиия руд

Эти мельницы в последние годы нашли широкое применение как для мокрого, так и для сухого измельчения. В процессе эксплуа­ тации выявились следующие преимущества мельниц мокрого самоизмельчения: возможность исключить среднее и мелкое измельчение, так как в мельницу можно подавать руду размером кусков до 500 мм (после крупного дробления); возможность исключить шары и стержни в качестве дробящей загрузки, что особенно важно при переработке руд, содержащих драгоценные металлы (алмазы, золото), так как в 4—5 раз снижается раскрошивание самородков (опыт«Якуталмаза»); возможность использовать мельницы самоизмельчеиия для перера­ ботки руд (различной крепости) с хорошими качественными пока­ зателями.

В цветной металлургии применяют пока мельницы мокрого самоизмельчения диаметром 5 и 7 м. Проектируют мельницы большего диаметра.

Представление об устройстве и работе мельниц самоизмельчеиия можно получить из рис. 92. Барабан мельницы 3 имеет относительно

большой диаметр и малую длину. Футеровка отлита из высокомар­ ганцовистой стали: плиты цилиндрической части барабана имеют лифтеры, а плиты боковых стенок 4 снабжены выступами — отража-

189

гелями для уменьшения сегрегации материала. Разгрузочная сто­ рона снабжена решетками 5 и лифтерами (вычерпывателями) 6.

Цапфы 7 приварены к боковым стенкам барабана. К торцу разгру­ зочной цапфы прибалчивается зубчатый венец 8, получающий вра­

щение от электродвигателя постоянного тока через зубчатый закры­ тый редуктор. Барабан установлен на двух подшипниках 2 скользя­

щего трения с баббитовыми вкладышами. Подшипник, прилегающий

2300

к приводу, воспринимает осевые усилия от барабана торцовой частью вкладыша.

Заг-рузка мельницы осуществляется питателем 1, который пред­

ставляет собой специальный стальной сварной лоток. При ремонте питатель можно отодвинуть от мельницы. Внутренняя поверхность

.питателя зафутероваиа износостойкой сталыо. Горловина загрузоч­ ной цапфы снабжена спиралями 10 для создания большей транспор­

тирующей силы — лучшей подачи руды в мельницу. На разгрузочной горловине установлена бутара 9, препятствующая выходу из мель­

ницы недоизмельченного продукта.

Смазка головных подшипников, подшипников ведущей шестерни и электродвигателя, зацепления редукторных шестерен осущест­ вляется от системы автоматической централизованной жидкой смазки, а смазка зацепления открытой зубчатой передачи — от автомати­ ческой системы густой смазки.

190

Мельница, показанная на рис. 92, имеет внутренний диаметр ба­ рабана 7 м; длина барабана равна 2,2 м; скорость вращения барабана

составляет 13,9 об/мин; мощность электродвигателя равна 750 кВт. Наибольший размер кусков исходной руды составляет 300 мм.

§ 32. Основные детали мельниц

Барабан мельницы воспринимает (через футеровку) ударную работу дробящей среды. Стенки корпуса барабана испытывают зна­ копеременные напряжения от нуля до максимума: при нижнем поло­ жении стенки — растягивающие усилия, при верхнем — сжимающие. Барабан состоит из корпуса, крышек и цапф. Как правило, барабаны делают составными с отъемными крышками. Цельносварные барабаны не нашли применения вследствие недостаточной надежности, а также сложности изготовления. Барабаны длинных мельниц обычно состав­

ят:. 93. Конструкции фланцев:-

а — уголковый приклепанный; б — уголковый приваренный; в — плоский; г — плоский с ребрами жесткости

лены из двух частей. Разъем мельниц самоизмельчения большого диаметра осуществляют в горизонтальной плоскости (из условий транспортирования).

Корпус (обечайку) барабана сваривают из листовой конструкцион­ ной стали, а также из углеродистой стали обыкновенного качества (мельницы малого и среднего размера). Толщину стенки выбирают в зависимости от диаметра барабана (от 20 мм и более). Для прибли­ зительных подсчетов толщину стенки можнЬ принимать равной б = = 0,ОШ (D — диаметр барабана). При работе на агрессивных средах применяют соответствующие легированные стали, стойкие к кислот­ ному или щелочному воздействию.

Места выреза в стенке для люков являются концентраторами на­ пряжений. Трещины начинаются в углах люковых вырезов. Поэтому для повышения прочности и жесткости люковые вырезы усиливают накладками по всему периметру, а углы делают с возможно большим закруглением. Прямые углы или с малыми закруглениями недопу­ стимы. Долговечность барабана зависит от способа и качества соеди­ нения царги с кольцевыми фланцами.

На рис. 93, а показана конструкция соединения заклепками, рас­

положенными в шахматном порядке в два ряда. В условиях работы мельниц эта конструкция наиболее долговечна, но трудоемка в из­ готовлении. Из сварных конструкций наиболее надежной следует считать соединение (рис.93, б) двумя непрерывными кольцевыми швами. Швы разнесены на сравнительно большое расстояние друг от друга,

191

что создает большое плечо и большой момент заделки для сопротив­ ления возникающим на барабане изгибающему и крутящему момен­ там. Плоские фланцы усиливают продольными ребрами, которые разгружают швы и одновременно повышают жесткость и прочность соединения. Плоские толстые (литые) фланцы (рис. 93, в) целесо­

образно также усиливать ребрами.

При правильной эксплуатации и качественном исполнении ба­ рабана, тщательном надзоре за футеровкой долговечность барабанов превышает 20 лет. На свинцово-цинковых и медных обогатительных фабриках находятся в нормальной эксплуатации десятки мельниц диаметром 1800, 2200 и 2800 мм, работающих свыше 25—30 лет.

Футеровка мельниц е центральной разгрузкой складывается из

футеровки барабана (цилиндрической части), крышек и цапф. В мель­ ницах с периферической разгрузкой имеются, кроме того, ре­ шетки, клинья (вкладыши) и плиты, зажимающие решетки.

Футеровка барабана, кроме защиты от истирания, оказывает значительное влияние на характер движения дробящей загрузки. Профиль футеровки определяет взаимодействие ее с дробящей средой и срок службы футеровочных элементов. Футеровка крышек (торцо­ вая футеровка) выполняет только защитную роль.

В эксплуатации находится большое количество профилей и типо­ размеров барабанных футеровок. Обусловлено это разнообразием конструкций барабанных мельниц, множеством типоразмеров, а также отсутствием теоретически обоснованных наивыгодных профи­ лей для различных режимов работы дробящей среды. Поэтому много футеровок создается на предприятиях, эксплуатирующих мельницы, зачастую без всякого учета взаимодействия профиля с дробящими телами; за основу берется лишь экономия дефицитных сталей и учи­ тываются особенности технологических процессов и другие местные условия.

Используются в той или иной степени следующие виды профилей барабанных футеровок: гладкая, ступенчатая, волнистая, каблучковая, ячеистая (рис. 94).

В зависимости от способа закрепления футеровка, состоящая из плит того или иного профиля, может быть болтовой (закрепляется на барабане болтами) и безболтовой. Последняя состоит из брусьев или плит, закрепляемых торцовой футеровкой и сегментными кольцами (посередине) или замками в самозаклинивающихся плитах.

Футеровку с гладким профилем применяют главным образом при измельчении мягких материалов и вторичном измельчении руд, когда наиболее важно достигнуть интенсивного истирающего действия дро­ бящей среды, а не ударного. Футеровки с большой высотой гребней (ребер) рационально использовать, для работы с ударами (при водо­ падных режимах) при измельчении крепких материалов.

Ступенчатый профиль футеровки (рис. 94, в) устанавливают

вмельницах с безболтовой брусчатой футеровкой. Этот профиль является пока единственным при футеровках из резины, получающей

впоследнее время широкое применение на обогатительных фабриках на второй и третьей стадиях измельчения,

Щ

В современных конструкциях мельниц устанавливают преиму­ щественно футеровку каскадного типа, одна из разновидностей кото­ рого показана на рис. 94, д. Проводятся работы по созданию (на базе

этого профиля) износостойкой футеровки, сохраняющей в процессе работы (истирания) свой первоначальный профиль. Это позволит сохранить постоянным активное влияние профиля футеровки на ре­ жим работы дробящей среды, а также производительность и эффек-

Рис. 94. Профили металлической футеровки барабана:

а — гладкая плитчатая; б — гладкая брусчатая; в — ступенчатая брусча­ тая; г — ступенчатая листовая; д — каскадная; е — волнистая; ж — вол­

нистая самозаклннивающаяся; з—волнистая пустотелая; и — ступенчатая двухслойная

тивность мельницы, которые будут снижаться значительно в меньшей степени.

Каскадную футеровку укладывают внахлестку — одной плитой несколько перекрывают соседнюю, что исключает расклепывание и закатку поверхностей под ударами дробящих тел и облегчает работу по перефутеровке. Такой недостаток в сочетании с меньшей износо­ стойкостью свойствен волнистой футеровке.

Волнистую самозаклинивающуюся футеровку (рис. 94, ж) при­

меняют в процессах измельчения мягких малоабразивных материалов (углей и др.). Укладывают ее отдельными кольцами. Каждое кольцо замыкают зажимным клином с болтами. Места соединений — замки требуют тщательного изготовления. В случае износа отдельного замка может обрушиться все кольцо.

Замковое крепление (рис. 94, ж) осуществляется косыми высту­

пами и соответствующими срезами (в виде ласточкина хвоста) на

смежных плитах. На одной половине плиты выступ расположен сверху п зажимает соседнюю плиту; на другой половине — снизу и сам зажимается соседней плитой. Таким образом, создается зам­ кнутое кольцо, закрепленное одним клином с двумя болтами.

При болтовой футеровке каждая плита крепится двумя болтами, вследствие чего число болтов на корпусе барабана достигает 150— 600 (в трубных мельницах) штук. Например, в мельнице ЗбООх Х4000 мм насчитывается около 200 болтов диаметром 42 мм. Разу­ меется, что обслуживание болтов на фабриках, имеющих несколько десятков мельниц, связано с большими затратами труда и материала. Поэтому безболтовая футеровка имеет существенные преимущества: укладка и закрепление ее осуществляется более быстро и с меньшими затратами труда; исключается или резко уменьшается возможность, протекания пульпы через болтовые отверстия; резко сокращаются остановки мельницы для подтягивания болтов п их замены; барабан не ослаблен множеством отверстий, изготовление его несколько упрощается. Вместе с тем существующие конструкции безболтового крепления не исключают обвала всего кольца или его части при обрыве крепления; усложняется замена отдельных плит или брусьев; недостаточно полно используется металл футеровки (больше от­ ходов).

Для уменьшения массы и количества отходов некоторые зарубеж­ ные фирмы поставляют пустотелую футеровку (рис. 94,з). На рис. 94, и

приведена футеровка из листов износостойкой катаной стали. За­ жимные клинья служат лифтерами дробящей среды. Эта конструкция позволяет увеличить полезный объем барабана, так как уменьшается толщина футеровки и снижается ее стоимость, поскольку изготов­ ляется она прокаткой, а не отливкой.

Известны случаи применения на обогатительных фабриках чер­ ной металлургии футеровки, собранной из круглого стального про­ ката различного диаметра. Там же внедряется футеровка из катаных полос фасонного (каскадного) профиля.

Преимущественное распространение на отечественных обогати­ тельных фабриках получила футеровка, отливаемая из высокомар­ ганцовистой стали 110Г13Л. В последние годы на некоторых фабри­ ках на второй и последующих стадиях измельчения внедряется футе­ ровка из износостойких высокохромистых чугунов. По предваритель­ ным данным, срок службы ее значительно превышает срок службы марганцовистой футеровки, так как в мельницах, работающих в кас­ кадном режиме, происходит измельчение материала истиранием дробящей загрузкой. На рис. 95 представлены профили футеровки мельниц первой стадии измельчения, показавшие повышенную изно­ состойкость.

В зарубежной практике используются самые разнообразные хро­ моникелевые и другие легированные сплавы. Наряду с широко из­ вестным сплавом «Нихард» (содержит 3—5% никеля, 1,5—2,3% хрома) повышающим износостойкость футеровки (по сравнению с высокомарганцовистой сталыо) в 2—2,5 раза, применяют сплавы, более стойкие к абразивному истиранию.

194