Реферат Мельницы шаровые Бодров И.. Реферат Мельницы шаровые с опорой на цапфу и на барабан. Сравнение конструкций, достоинств и недостатки.
 Скачать 0.86 Mb.
|
|
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» Горный институт Кафедра обогащения и переработки полезных ископаемых и техногенного сырья Учебная дисциплина «Современные проблемы металлургии, машиностроения и материаловедения» Реферат «Мельницы шаровые с опорой на цапфу и на барабан. Сравнение конструкций, достоинств и недостатки.» Группа: ММТ-22-1 Студент: Бодров И. Преподаватель: доцент Думов А.М. Москва, 2022 Содержание
Введение Важнейшим технологическим процессом на производстве является измельчение различных материалов до частиц размером менее десятых долей мм. Энергоемкость процесса помола большая. Однако на измельчение материалов расходуется лишь часть энергии, потребляемой помольной машиной. Значительная часть ее теряется в виде тепла, звука, а также на изнашивание рабочих органов и т. д. Учитывая, что тонкому измельчению подвергаются большие массы материалов (сотни миллионов тонн), становится очевидным экономическое значение совершенствования этого процесса и оборудования. В современном производстве для помола материалов используют барабанные (шаровые и стержневые), среднеходные, ударные, вибрационные и струйные мельницы. В барабанных мельницах материал измельчается внутри полого вращающегося барабана, в который помещены мелющие тела (шары, стержни). При вращении барабана мелющие тела и материал (называемые в дальнейшем "загрузкой") сначала движутся по круговой траектории (левый нижний квадрант на рисунке выше), а затем, отрываясь от стенки, падают по параболе. Помол материала осуществляется в результате истирания при относительном перемещении шаров и частиц материала, а также удара шаров по материалу при падении их с некоторой высоты.  1 Общие сведения Все существующие типы шаровых и трубных мельниц могут быть классифицированы по следующим основным признакам:  Рис.1 Схемы шаровых мельниц. по принципу работы — на периодические (рис.1, а) и непрерывно, действующие (рис. 1 б, в, г, д, е, ж); по способу помола — на мельницы сухого или мокрого помола; па конструкции и форме барабана — на цилиндрические однокамерные (см. рис.1 а, б, в, г), многокамерные (см. рис.1 е, ж) и конические (см. рис.1, д); по способу загрузки и разгрузки — на мельницы с загрузкой и разгрузкой через люк (см. рис.1 а); с периферийной разгрузкой (см. рис.1 в,); с центральной загрузкой и разгрузкой через пустотельные цапфы (см. рис.1 б, г, д, е, ж); по конструкции привода — с периферийным (шестеренчатым) приводом и с центральным приводом; по схеме работы — с открытым или замкнутым циклом. В шаровых мельницах отношение длины барабана L к его диаметру D не превышает 1—2, в то время как в трубное это отношение равно 3—6. От того, по какой из схем работает помольная установка, во многом зависят ее производительность, удельный расход энергии, однородность готового продукта по величине частиц, а также стоимость эксплуатации помольной установки. При работе мельницы по открытому циклу (рис. 1.1 а) весь измельчаемый материал пропускается через барабан один раз. У этих мельниц отсутствуют дополнительные устройства, обеспечивающие промежуточный отбор готового продукта. Это снижает эффективность помола, поскольку готовый продукт, не удаленный своевременно из мельницы, затрудняет измельчение частиц неразмолотого материала. Все это снижает производительность мельницы и увеличивает удельный расход энергии на помол. Одновременно имеет место относительно повышенная неоднородность готового продукта, в котором часть материала переизмельчается, а другая недоразмалывается, будучи окружена тонкой пылью. Необходимо, однако, отметить, что установки, работающие по открытому циклу, просты по конструкции и менее сложны в эксплуатации в сравнении с мельницами, работающими по замкнутому циклу.  Рис.1.1 Схемы работы шаровых мельниц: 1 - барабан мельницы; 2 - элеватор; 3 - сепаратор; 4 - сито; 5 - гидроциклон. При замкнутом цикле помола материал выходит из мельницы частично недоизмельченным и затем при помощи сепараторов при сухом способе помола (рис. 1.1 б, в), грохотов или гидроциклонов рейд, и при мокром помоле (рис. 1.1 г, д) разделяется на готовый продукт и крупку, которая вновь направляется в мельницу на домол. При работе мельницы по схеме, показанной на рис.1.1 б, измельчаемый материал подается в загрузочный конец барабана 1, продвигается в процессе помола вдоль барабана по направлению к разгрузочному концу, выпадает из него и элеватором 2 подается в сепаратор 3, где происходит разделение материала на готовый продукт и крупку, которая вновь направляется в мельницу для последующего совместного помола с новой порцией материала. Готовый продукт транспортируется в силосы. При работе мельницы по схеме, приведенной на рис.1.1 в, измельчаемый материал отводится в средней части мельницы через специальные отверстия в стенке барабана и при посредстве элеватора направляется в сепаратор, откуда готовый продукт направляется в силосы, а крупка загружается в мельницу, в среднюю часть ее или частично в загрузочную часть. Мельницы, работающие с сепаратором, называются сепараторными. На рис.1.1 г показана мельница мокрого помола, работающая в комплекте с ситами 4, а на рис.1.1 д — с гидроциклонами 5. Как в том, так и в другом случае крупка направляется в загрузочную часть мельницы. На рис.1.1 е показана схема мельниц, ранее работавших в открытом цикле и переоборудованных для работы в замкнутом цикле. В процессе измельчения по замкнутому циклу материал совершает от 3 до 6 проходов через мельницу. Непрерывное выделение из размалываемого материала готового продукта ускоряет процесс измельчения, повышая при этом производительность мельницы на 15—20% при сухом способе помола. 2 Шаровые мельницы. 2.1 Шаровые мельницы периодического действия. Мельницы периодического действия применяются на керамикоплиточных и фаянсовых заводах. Шаровая мельница периодического действия (рис.1.2) весьма проста по конструкции и представляет собой сварной барабан 1, вращающийся на двух подшипниках 2. Привод осуществляется от индивидуального электродвигателя 3 через редуктор 4, фрикционную муфту 5 и зубчатую передачу 6. Фрикционная муфта обеспечивает плавное включение мельницы и предохраняет электродвигатель от кратковременной, но значительной перегрузки. В шаровых мельницах периодического действия отношение диаметра к длине обычно приближается к единице. Описываемые мельницы работают по мокрому способу. Для работы по сухому способу эти мельницы не используются из-за больших затруднений, возникающих при их разгрузке. Количество материала, загружаемого в мельницы периодического действия, колеблется от 0,40 до 0,45 т/м3 емкости. Мельница футерована фарфоровыми или кремневыми плитами. В качестве мелющих тел используются кремневые (галька) или фарфоровые шары. Футеровка и шары, изготовленные из фарфора, изнашиваются быстрее кремневых, стоят дороже и потому применяются сравнительно редко.  Рис.1.2 Шаровая мельница периодического действия. В шаровых мельницах для производства специальных керамических масс материал футеровки и шаров имеет состав, сходный с составом загружаемой в мельницу шихты — это шары и футеровки из высокоглиноземных (корунд), цирконовых и других материалов. Больший, чем у кремневых или фарфоровых, объемный вес корундовых и цирконовых шаров (достигающий 3,5) способствует повышению производительности шаровых мельниц, а высокая их твердость обеспечивает длительный срок службы шаров и футеровочных плит. Износ корундовых шаров составляет всего лишь около 2 кг/т продукта высокой твердости, в то время как расход кремневых шаров при размоле глинозема составляет около 12 кг/т материала. Вес кремневых шаров должен быть равен весу загружаемого материала. Производительность шаровой мельницы периодического действия определяется продолжительностью рабочего цикла, который складывается из времени на загрузку, размол и разгрузку. Продолжительность размола в шаровых мельницах определяется размерами мельницы, величиной зерен загружаемого материала, его размолоспособностью и требуемой тонкостью помола. 2.2 Шаровые мельницы непрерывного действия с разгрузкой через полую цапфу. Шаровая мельница с загрузкой и свободным выходом измельченного материала через полые цапфы — непрерывнодействующая мельница простейшей конструкции, применяемая в силикатной промышленности. Она состоит из цилиндрического барабана 1 (рис. 1.3) и двух днищ 2, отлитых вместе с полыми цапфами 3. К правой загрузочной цапфе прикреплен комбинированный питатель 4, с помощью которого грубо дробленый материал и вода зачерпываются из расположенного рядом с мельницей корыта и подаются внутрь барабана. При работе мельницы по сухому способу материал загружается лотком через загрузочную цапфу. Мельница приводится в движение через зубчатую и клиноременную передачи от электродвигателя. Мельница футеруется стальными плитами для работы со стальными шарами или кремневыми плитами для размола кварца, шпата и других материалов. Непрерывнодействующие мельницы мокрого помола работают в комплекте с гидроклассификатором по схеме, показанной на рис.1.4. Измельченный и взмученный в воде материал свободно сливается через разгрузочную полую цапфу 1 и направляется в гидравлический классификатор 2. Крупные частицы материала, требующие дальнейшего измельчения, оседают на дне желоба 3 и с помощью качающихся скребков направляются в мельницу через улитковый питатель 4 вместе с вновь поступающим материалом и водой. Непрерывнодействующие мельницы сухого помола работают с воздушными сепараторами. Следует отметить, что чем больше подается в мельницу материала, тем быстрее он продвигается к выходу и, следовательно, тем короче период измельчения и крупнее помол. Для получения более мелкого продукта следует уменьшить загрузку, что в свою очередь вызывает снижение производительности мельницы. Производительность мельницы со свободным центровым выходом продукта при сухом измельчении ниже, чем при мокром, так как в последнем случае вода облегчает удаление мелкой фракции из размалываемого, материала. Кроме того, вода и растворенные в ней поверхностно-активные вещества благодаря расклинивающему их действию в микротрещинах как это доказано работами академика П. А. Ребиндера облегчают тонкий размол материалов.  Рис. 1.3 Шаровая мельница с загрузкой и выходом измельчённого материала через полые цапфы.  Рис. 1.4 Шаровая мельница с гидроклассификатором. 2.3 Шаровые мельницы с решётчатой диафрагмой. В описанных выше мельницах со свободной разгрузкой через полую цапфу, как уже отмечалось, уровень материала расположен выше сливного отверстия и поэтому часть шаров работает малоэффективно. Материал медленно перемещается к разгрузочной цапфе, так как разность уровней заполнения мельницы у загрузочной и разгрузочной частей незначительна. В мельницах с решетчатой диафрагмой эти недостатки устранены. В них разгрузочная цапфа 1 (рис. 1.5) отделена от рабочего пространства мельницы радиальными решетками 2. Отверстия в решетках, через которые разгружается материал, расположены ниже загрузочной цапфы. Решетки собраны из стальных колосников, образующих расширяющиеся к выходу отверстия и легко заменяемых по мере износа. Размолотый материал, проходящий через решетку 2, радиальными ребрами 3 («лифтерами») поднимается, затем падает на конус 4 и через полость цапфы удаляется из мельницы. Вследствие интенсивного продвижения материала удельная производительность (на 1 квт*ч) мельниц с диафрагмой более высокая, чем мельниц с центральной разгрузкой. Это преимущество в наибольшей мере выявляется при крупности зерен готового продукта выше ОД 5 мм. С увеличением тонины помола разница в удельной производительности снижается.  Рис.1.5 Шаровая мельница с решётчатой диафрогмой. 2.4 Шаровые мельницы с периферийной разгрузкой. Шаровые мельницы с периферийной разгрузкой применяются для размола шамота, извести, клинкера и сухих глин. Такие мельницы обычно изготовляют с короткими барабанами. Как правило, барабан мельницы с периферийной разгрузкой (рис.1.6) состоит из стальных или чугунных плит 1, соединенных с двумя торцовыми дисками 2 и 3, внутренняя поверхность которых облицована броневыми стальными плитами. Плиты 1 располагаются уступами в направлении вращения, причем между отдельными плитами остаются щели для прохождения мелкого материала. В местах, подверженных наибольшему износу, броневые плиты толще. В тонкой части плит сделаны отверстия диаметром 15 мм, через которые просыпается измельченный материал. Во избежание забивания отверстия материалом они расширяются в сторону наружной поверхности плит. Измельченный материал проходит через отверстия в броневых плитах и поступает на два последовательно расположенных сита. Внутреннее сито 4 с отверстиями диаметром 3 мм предназначено для задержки наиболее крупных частиц, которые через щели между плитами возвращаются в мельницу для повторного измельчения. Помимо этого, оно предохраняет от чрезмерной нагрузки и преждевременного износа наружное сито 5, имеющее отверстия, величина которых определяется требуемой тонкостью помола. Частицы материала, не прошедшие через наружное сито, возвращаются для повторного измельчения в барабан через щели во внутреннем сите между плитами. Размолотый материал собирается в нижней части кожуха 6, который охватывает барабан мельницы. Материал поступает через загрузочную воронку 7 цапфу 8. Последняя имеет внутри направляющие лопасти 9, с помощью которого материал подается в мельницу. Диаметр шаров в зависимости от величины кусков загруженного материал колеблется от 60 до 120 мм. При работе по открытому циклу материал измельчается до 0,5 мм. Для получения более тонкого продукта мельницы работают в замкнутом циклом с воздушным сепаратором.  Рис.1.6 Шаровая мельница. 2.5 Сепараторные шаровые мельницы. На цементных заводах для подсушки и размола угля, сжигаемого во вращающихся печах, применяются однокамерные мельницы, работающие в комплекте с сепараторами. Сварной барабан 1 мельницы (рис.1.6.1) имеет литые конические днища 2 и 3 с цапфами, опирающимися на подшипники. Во вращение барабан приводится от привода через венцовую зубчатую шестерню 4. У загрузочного конца барабан мельницы радиальными перегородками разделен на пять секций длиной по 1 м. Поступающий в мельницу уголь попадает в секции, в которых интенсивно омывается горячими газами подсушиваясь при этом. Горячие газы поступают по трубе 5. В случае необходимости для регулирования температуры газов по трубе 6 подаете холодный воздух. Подлежащий измельчению угол подается по течке 7. В эту же течку поступает для последующего домола и крупка, от деленная в сепараторе. У разгрузочного конца мельницы монтируется решетка 8 с отверстиями для прохода измельченного угля. Центральное отверстие решетки закрыто сеткой 9. Перегородки, отливаемые вместе с секторами решетки поднимаю' измельченный уголь, который затем при падении подхватывается потоком газов i выносится по трубопроводу 10 в сепаратор. Инструкцией предусматривается, что температура газов при поступлении в мельницу должна быть равна 250—350°, на выходе — 70—100° и перед вентилятором — 50—70°. Уголь должен подаваться в мельницу в кусках не более 20 мм. При тонкости помола, соответствующей остатку 10—12% на сите 0090, мельница размеров 2,18x4,37 м обеспечивает производительность в 8— 9 т/ч. Мощность электродвигателе 190 кВт.  Рис.1.6.1 Однокамерная сепараторная мельница. 2.6 Барабанные мельницы для бесшарового измельчения. Работа мельниц без мелющих тел основана на том, что для измельчения материала применяются куски, этого же материала, т. е. происходит так называемое самодробление. Компания «Аэрофол-Мил» (США) выпускает барабанные мельницы без мелющих тел, предназначенные для дробления и помола материалов на предприятия асбестовой, керамической, металлургической гипсовой тальковой и других отраслей промышленности. Мельница работает в замкнутом цикле с сепараторов. Материал в мельницу загружается в кусках размером до 450мм и размалывается до сравнительно высокой толщены помола. Мельница «Аэрофол» (рис.1.7) имеет следующую конструкцию Барабан мельницы большого диаметра (5-8 м) по торцам имеет днища 2 центральная часть которых выполнена в виде цапф 3 которыми барабан опирается на подшипники. Барабан мельницы приводится во вращение от электродвигателя через редуктор венцовое зубчатое колесо 5. С внутренней стороны барабан выложен броневым плитами при этом в боковых плитах имеются треугольные выступы, которые обеспечивают отбрасывание крупных кусков к центру, предупреждая тем самым разделение в последующем кусков по крупности Барабан вращается с число оборотов, составляющим 85—90% от критического при это материал непрерывно поднимается и обрушивается. Крупные измельчают меньшие по размерам.  Рис.1.7 Барабанная мельница без мелющих тел. Необходимо, однако, отметить, что для ряда материалов чистое «самоизмельчение не всегда дает желаемый эффект, вследствие того что в барабане накапливаете большое количество кусков так называемого критического размера (12—25 мм), т. е. таких, которые сами не могут обеспечить эффективного размола и в то же врем имеющиеся крупные куски измельчают их недостаточно интенсивно. Для предупреждения этого рекомендуется добавлять в барабан мельницы небольшое количество металлических шаров (примерно 2,5% от объема барабана), В мельнице может измельчаться материал влажностью до 3—4,5% без понижения производительности. При применении продувки горячими газами влажности материала может доходить до 12%. По данным фирмы «Аэрофол-Мил» производительность мельницы диаметром 5,2 м и длиной 1,56 м при помоле тальк составила 12,5 т/ч по готовому продукту, в котором частицы размером менее 44 мм составляли 91,5%. Удельный расход мощности был равен 44 квт*ч/т. Мельницы для бесшарового измельчения эффективны в тех случаях, когда нежелательно наличие в готовом продукте металлических частиц, появляющихся вследствие износа шаров. В Советском Союзе впервые мельницы бесшарового измельчения наши применение в горнорудной промышленности. Уральский завод тяжелого машиностроения изготовил и принял участие в монтаже на Центральном горне обогатительном комбинате Криворожского железорудного бассейна промышленное мельницы сухого самоизмельчения со следующей технической характеристикой: Производимые (паспортная), т/ч 150 Внутренний диаметр барабана, м 5,7 Длина барабана, м 1,85 Число оборотов барабана» об/сек 0,217—0,30 Мощность электродвигателя, кет 705 Сызранский завод тяжелого машиностроения изготовил промышленную мельницу диаметром 7,2 м для мокрого измельчения, работающую в замкнутом цикле с классифицирующими аппаратам. Материал в мельницу (рис.1.8) загружается при помощи питателя 1 с вибратором 2 через пустотелую цапфу поступает в барабан 3. Куски материала специальным лифтерами, а также за счет центробежной силы инерции поднимаются при вращении барабана и затем, падая и соударяясь друг с другом и с футеровкой, разрушаются измельченный продукт проходит через разгрузочную цапфу в барабанный конический грохот 4. Привод барабана мельницы во вращение осуществляется от электродвигателя i через редуктор и зубчатое венцовое колесо 6. Техническая характеристика мельницы: Внутренний диаметр барабана, м 7,0 Длина барабана, м 2,2 Ориентировочная производительность, m/ч 130 Пределы регулирования числа оборотов, об/сек 0,163—0,232 Крупность поступающих кусков, м 0,3 Мощность электродвигателя, кем 760  Рис.1.8 Барабанная мельница мокрого самоизмельчения. Заключение Шаровые мельницы характеризуются внутренним диаметром барабана и его рабочей длиной. Некоторые технические характеристики барабанных мельниц, диаметр барабана, длина барабана, масса, мощность, приведены в таблице ниже.  Расчет шаровой барабанной мельницы сводится к определению на основе исходных данных ряда ключевых параметров. Зная физическую модель поведения шаров в барабане, теоретическую траекторию их перемещения, определяют оптимальную и критическую скорости вращения барабана. По тому же принципу определяется траектория перемещения загрузки по барабану и выводится оптимальное значение загрузки. Шары, на практике, занимают 0,3-0,35 от объёма барабана. Для расчёта мощности привода барабанных мельниц определяется энергия, затрачиваемая на вращение барабана, перемещение шаров, перемещение материала. При работе барабанных мельниц энергия расходуется на подъем шаров и сообщение им кинетической энергии, так как после падения шаров их окружная скорость равна нулю и шары приходится вовлекать в движение на каждом цикле. Также, барабан и узлы мельницы рассчитываются на прочность и долговечность - для этого строятся эпюры распределения нагрузок, определяются максимальные статические и динамические усилия возникающие в конструкции мельницы. При работе барабанных шаровых мельниц имеется возможность выделения пыли в окружающее пространство и создания повышенного производственного шума. Поэтому все каналы движения материала в помольных установках должны быть герметически закрыты кожухами. При эксплуатации мельниц необходимо перед каждой сменой проверять состояние уплотнительных устройств и своевременно их заменять. В производственных помещениях должна быть оборудована система вентиляции и обеспыливания, которая не позволяла бы загрязнять окружающую среду продуктами помола. Для уменьшения шума следует применять резиновые прокладки между корпусом мельниц и футеровочными плитами. Посты управления машинами должны быть вынесены в звукоизолированные кабины. При нахождении в производственных помещениях обслуживающий персонал должен пользоваться индивидуальными средствами защиты (респираторами, специальными наушниками). |