Определение производительности шаровой мельницы

Цель:

Освоить практические навыки определения производительности шаровых мельниц, подбора оборудования для измельчения материала по заданным условиям.

Задание

1 Найти производительность шаровой мельницы периодического действия при сухом помоле материала (клинкера).

 

Таблица 1– Варианты заданий

Вариант	1	2	3	4	5	6
D0, мм	500	600	800	1100	1400	1700
L, мм	1430	1600	1700	1900	1200	1800
Остаток на сите № 009, процентах	3	14	15	6	7	11
Измельчаемый материал	Клинкер	Песок кварцевый	Мел + глина	Шлаки доменные гранулированные	Мергель с высоким сопротивлением размолу	Доменный шлак и известняк с высоким сопротивлением размолу

Методические указания

 

Шаровые мельницы широко применяют для грубого и тонкого помо­ла материалов. Принцип действия шаровых мельниц состоит в измель­чении материала ударом и частично истиранием свободно падающих ме­лющих тел во вращающемся барабане.

Шаровые мельницы могут быть классифицированы по следующим основным признакам:

по конструкции барабана и наличию перегородок: 1) цилиндрические (рисунок 1, а, г и д); 2) конические (рисунок 1, в); цилиндрические мельницы

могут быть короткие (рисунок 1, а) и длинные (рисунок 1, г и д), с внутрен­ними перегородками и без них (одно- и многокамерные);

по способу работы: 1) периодического действия (рисунок 1, а); 2) не­прерывного действия — с периферической разгрузкой (рисунок1, б) и с разгрузкой через полую цапфу (рисунок 1, а, г и д);

по роду футеровки и характеру мелющих тел: 1) с неметаллической футеровкой и неметаллическими мелющими телами; 2) с металлической футеровкой и металлическими мелющими телами — шарами, короткими цилиндрами или стержнями:

по роду привода: 1) с шестеренчатым приводом (рисунок 1,а — г); 2) с центральным приводом (рисунок 1, д).

1

Рисунок 1 – Типы шаровых мельниц

Мельницы могут работать в открытом или замкнутом цикле при условии непрерывного действия; в них можно размалывать материал как сухим, так и мокрым способом.

Рисунок 2 – Шаровая мельница периодического действия

Достоинства шаровых мельниц: 1) возможность получения высокой и постоянной тонкости помола и регулирования ее; 2) возможность под­сушки материала в самой мельнице; 3) простота конструкции; 3) на­дежность в эксплуатации; 5) возможность измельчения пород различной твердости.

 Недостатки: 1) значительный расход энергии; 2) большой вес и размеры; 3) большой пусковой момент; 4) сильный шум во время работы.

Мельницы периодического действия (рис. 2) с неметаллической фу­теровкой применяют в случаях, когда надо получить весьма тонкий про­дукт, свободный от металлических примесей. Несмотря на невысокую производительность и сравнительно большой расход энергии, эти маши­ны широко используют в производстве изделий тонкой керамики для мокрого помола отощающих материалов, приготовления глазурей и эмалей.

Мельница периодическо­го действия представляет собой сварной барабан 1, закрытый с обеих сторон чу­гунными или стальными днищами 2 с цапфами, кото­рыми мельница опирается на подшипники 3. Барабан внутри футерован кремне­выми камнями, фарфоровы­ми плитами или плитами из высокоглиноземистых или циркониевых материалов. Мелющие тела изготовляют из тех же материалов или применяют крем­невую гальку. Мельница приводится во вращение от фланцевого элект­родвигателя 4 через планетарный редуктор 5 и зубчатую пару с внут­ренним зацеплением, заключенную в кожухе 6.

Мельница загружается мелющими телами и материалами через люк, закрываемый крышкой 7. Количество загружаемой массы материала составляет от 400 до 500 кг на 1 м³ емкости барабана, а вес кремневых шаров примерно равен весу материала. Разгружается мельница через тот же люк; чтобы при этом не выпадали мелющие тела, в люк вставляется стакан 8 с отверстиями, размеры которых меньше размеров мелющих тел. Для ускорения разгрузки мельницы с противоположной от люка стороны вывинчивается пробка и в мельницу поступает воздух. Производительность мельницы периодического действия зависит от ее объема и продолжительности помола. При нормальном числе оборо­тов мельницы на продолжительность помола оказывают влияние физи­ческие свойства дробимого материала, размеры материала, поступаю­щего в мельницу, заданная степень измельчения, форма, размеры и ка­чество мелющих тел. Обычно помол продолжается от 3 до 10 ч. Как правило, в мельницу поступает материал предварительно измельченный до крупности 1 мм. Материал, измельченный в мельнице, должен прохо­дить через сито № 006 с остатком не более 2%

а – малое количество мелющих тел; б – чрезмерное количество; в – оптимальная загрузка Рисунок 3 – Схема к расчету массы загрузки шаровых мельниц:

Производительность шаровых мельниц зависит от многих фак­торов, учесть которые теоретически обоснованной формулой очень сложно, поэтому практически производительность шаровых мельниц рассчитывают по эмпирическим приближенным формулам, учитывающим лишь некоторые основные факторы.

При аспирации многокамерных мельниц их производительность возрастает на 15—20%, что учитывают дополнительным коэффици­ентом k_асп= 1,15 - 1,2.

Пример решения

  Дано:

D₀ = 1980 мм

L = 6560 мм

Найти:

Q =?

Решение

При проектиро­вании цементных заводов производительность (в т/ч) шаровых мельниц рассчитывается по формуле:

                                                                                    (1)

где V — полезный объем барабана мельницы, м³;

  D — внутренний диаметр футерованного барабана, м;

  D₀ - внутренний диаметр мельницы в свету, т.е. с учетом толщины футеровки, м

D₀ = (0,94 -0,95) D, отсюда находим D = 1,98 / 0,945 = 2,1м

m — масса мелющих тел, т;

q — удельная производительность мельницы, т/кВт-ч (табл. 2);

k — поправочный коэффициент, учитывающий тонкость помола

ма­териала (табл. 3)

   V-внутренний полезный объём мельницы, м³

V = (π D²/4)L = (3.14 * 2,1² /4)* 6,6 = 23 м³

  m -  масса мелющих тел, т рассчитывается по формуле:

m = π D₀² L φ m_v  = 3,14*1,98² *6,6 * 0,3 * 4,6 = 112,6т

φ - коэффициент заполнения мелющими телами, для шаровой загрузки

φ = (0,29- 0,35) принимаем 0,3

m_v -средняя плотность мелющих тел, т/м³,

m_v = 4,6 т/м³

q - удельная производительность,

q = 0,036 – 0,040 принимаем 0,038

k - коэффициент поправочный, учитывающий тонкость помола по таблице 2 остаток на сите № 9 составляет 2 процента – k = 0,59

Подставляем всё в формулу

Таблица 2 – Удельная производительность q, Кг/ кВтч, шаровых мельниц

 

Таблица 3 – Поправочный коэффициент на тонкость помола

 

Остаток на сите № 009,%	Значения k	Остаток на сите № 009,%	Значения k
2	0,59	11	1,04
3	0,65	12	1,09
4	0,71	13	1,13
5	0,77	14	1,17
6	0,82	15	1,21
7	0,86	16	1,25
8	0,91	17	1,29
9	0,95	18	1,34
10	1,00	19	0,38
		20	1,42

Порядок выполнения работы

На занятии студент должен:

1 Определить производительность шаровой мельницы;

2 Составить отчет по проделанной работе.

Содержание отчета

Отчет выполняется на листах формата А4 по установленному образцу.

Отчет должен содержать следующие разделы:

1 Название и цель работы;

2 Расчет производительности шаровой мельницы

Вопросы для самоконтроля

 

1  Назначение и применение шаровых мельниц периодического действия.

2  Как классифицируются шаровые мельницы?

3  Каковы достоинства шаровых мельниц и в чем заключаются их недостатки?

4  Опишите устройство и принцип работы шаровой мельницы периодического действия.

5  При каких циклах и условиях могут работать данные типы мельниц?

6  От каких факторов зависит производительность шаровых мельниц?

7  Почему производительность шаровых мельниц рассчитывается по специальным эмпирическим формулам?

8  Как влияет система аспирации на производительность многокамерных мельниц?

Практическая работа № 5