ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В ЦЕМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Бронефутеровка

Высота подъема шаров при неизменном числе оборотов и постоянной степени заполнения барабана шарами зависит от формы броневых плит, .которыми футеруется корпус мельницы.

Чтобы увеличить высоту подъема шара и повысить эффек­тивность работы мелющих тел, в шаровой мельнице взамен гладких броневых плит устанавливают броневые плиты раз­личного фигурного профиля (ступенчатые, волнистые и др.).

В последнее время в цементной промышленности помимо волнистых и ступенчатых плит получили распространение бро­невые плиты, на рабочей поверхности которых имеются высту­пы цилиндрической или сфероидальной формы (так называе­мые «каблуки»). Устройство выступов создает условия для лучшего подъема шаров, а также способствует упрочению рабочей поверхности броневых плит, а следовательно, увели­чению их износостойкости вследствие наклепа, осуществляе­мого шарами в процессе их работы.

Наблюдения позволили установить, что при заполнении мельниц шары различной величины неблагоприятно распреде­ляются по длине рабочей камеры мельницы. Более крупные шары всегда перемещаются к ее разгрузочному концу, оттесняя мелкие к загрузочному. Это отрицательно сказывается на эф­фективности измельчения материала, так как в результате та­кого распределения шаров более крупные частицы материала подвергаются дробящему действию мелких шаров, а мелкий материал, наоборот, дробится крупными шарами.

Для устранения такого явления в последнее время за ру­бежом и в отечественной цементной промышленности стали применять для футеровки 'мельниц конусно-ступенчатые броне­вые плиты с каблучковой поверхностью.

Такие плиты устанавливают в основном в двухкамерных мельницах (с одной шаровой и одной цильпебсной камерами). В шаровой камере устанавливаются конусно-ступенчатые бро - неплиты с каблучковой поверхностью, а в цильпебсной —обыч­ные (цилиндрические). В некоторых случаях для уменьшения скольжения мелющих тел по броне в цильпебсных камерах устанавливаются продольные стальные планки, образующие на плитах ребристые выступы.

Соотношение длин камер в каждом отдельном случае под­бирается на основании опытных данных в зависимости от свойств измалываемого материала.

Со стороны загрузочного конца шаровой камеры устанав­ливаются 2—3 ряда цилиндрических (гладких или каблучко - вых) плит с целью некоторого уменьшения принудительной сортировки мелющих тел в. начале камеры, что способствует равномерному распределению материала по длине камеры.

У между, камерной перегородки на протяжении 500—700 мм также устанавливаются цилиндрические плиты, чтобы улуч­шить условия размола накапливающихся при неравномерном питании крупных кусков материала.

В результате применения конусно-ступенчатых броневых плит шары по длине шаровой камеры распределяются по крупности.

В связи с тем, что наличие каблучков на рабочей поверх­ности броневых плит значительно уменьшает скольжение ша­ров, при слишком большой скорости вращения мельницы возможно снижение ее производительности из-за переброса части шаровой загрузки через так называемую «пяту» выше слоя материала на оголенную футеровку.

В связи с этим перед монтажом конусно-ступенчатых плит в мельнице необходимо увязать фактическую скорость ее вра­щения с оптимальной, установленной для конусных плит с каблучковыми выступами.

По имеющимся данным [42], при каблучковой поверхности броиеплит наилучшее размалывающее действие шаров обес-

* 26 печивается при числе оборотов мельницы п = —^ или п =

VD

= 0,62 пКрит - Исследования НИИЦемента подтверждают, что мельница с каблучковой футеровкой работает более эффектив­но при скорости вращения, составляющей 60—70% от крити ческой.

Установлено [43, 44], что классификация шаров в мельнице с конусной бронефутеровкой осуществляется только в том случае, если ,на наклонную поверхность бронеплит попадают крупные шары.

Одновременно следует отметить, что при работе мельницы происходит расслоение шаровой загрузки, которое зависит от скорости вращения мельницы, формы поверхности бронеплит и сцепления шаров и материала с бронефутеровкой. При ско­рости вращения «=0,'6пкритв мельнице с гладкой бронефуте­ровкой расслоения шаровой загрузки почти не происходит (рис. 41, а).

В мельнице с гладкой бронефутеровкой в зависимости от скорости вращения можно отметить три состояния процесса расслоения шаровой загрузки.

Первое состояние (рис. 41, б). Скорость мельницы сравнительно невелика. Основная масса шаров работает глав­ным образом перекатом. Наблюдаются заметные признаки расслоения шаровой загрузки (или отделение мелких шаров от крупных). Мелкие шары поднимаются выше крупных, но разница в величине угла отрыва у тех и других незначитель­ная. Крупные шары выходят на внешний слой почти у самого его верха и скатываются по лежащим ниже слоям шаров ка броневую футеровку. При таком состоянии расслоения шаро­вой загрузки происходит четкая, почти идеальная, сортировка шаров вдоль камер мельницы при угле наклона рабочей по­верхности бронеплит а=10°.

Второе состояние. Скорость вращения мельницы по­вышается, расслоение шаровой загрузки увеличивается. Пре­обладающее количество крупных шаров концентрируется в средней части загрузки и только у «пяты» они перемещаются во внешний ряд и броневую футеровку (рис. 41,в). Сортиров­ка мелющих тел в мельнице. не совсем четкая. Часть крупных шаров проходит в конец камеры, к разгрузочной ее части. В этом случае, чтобы улучшить сортировку мелющих тел, необ­ходимо устанавливать броневые плиты с углом наклона ра­бочей поверхности 12—13°.

Третье состояние. Мельница вращается с большом скоростью и шаровая загрузка работает главным образом ударом. Наблюдается четко выраженное расслоение мелющих тел. Крупные шары концентрируются в средней части загруз­ки. Мелкие шары, имеющие большую скорость, сосредоточи­ваются во внешних рядах. Крупные шары не выходят. на по­верхность .броневой футеровки, а как бы перекатываются на слоях из мелких шаров (рис. 41, г).

Рис. 41. Схема расслоения шаровой загрузки в мельнице с гладкой поверхностью бронефутеровки при различных скоростях вращения мельницы

А, б, в, г — скорости вращения

При таком расслоении шаровой загрузки, когда крупные шары не перемещаются во внешний ряд и «а поверхность - бро­невой футеровки, сортировки мелющих тел в мельнице с ко­нусной бронефутеровкой не происходит. Иногда наблюдается даже «обратная сортировка», т. е. крупные шары концентри­руются у выходной части камеры.

Мелкие шары при этих условиях движения шаровой за­грузки выходят на внешние ряды и, достигнув броневой фу­теровки, как 'бы покрывают ее слоем, преграждая доступ круп­
ным шарам. При больших скоростях крупные шары, сосредото­чиваясь внутри загрузки, передвигаются по слоям мелких шаров к концу камеры.

Расслоение шаров по окружности объясняется тем, что центр массы малого шара может быть ближе к барабану мельницы, чем центр массы большого шара. Вследствие этого радиус вращения малых шаров больше, а значит больше и скорость по сравнению с крупными шарами. Следовательно, малый шар при вращении барабана при последующих оборо­тах поднимается выше и оказывается во внешнем слое шаро­вой загрузки, большой же шар имеет меньшую скорость, под­нимается, наименьшую высоту отрываясь" от бронефутеров - ки, остается в одном из внутренних слоев. В результате боль­шие шары остаются в средней части загрузки и не смешива­ются с малыми шарами во всей массе загрузки.

Не трудно убедиться, что в трубных мельницах, которые вращаются со скоростью п = 0,85 пкрит (и даже больше), воз­можна сортировка мелющих тел (шаров), но для этого долж­на быть установлена конусная бронефутеровка с гладкой по­верхностью.

В мельнице с каблучковой бронефутеровкой наблюдается такое же расслоение шаровой загрузки, как и в мельнице с гладкой бронефутеровкой. Однако каждому состоянию рас­слоения шаровой загрузки соответствуют другие скорости вра­щения, Скорости вращения мельницы с .каблучковой. поверх­ностью футеровки п=--0,6 «крит такие же, как у мельницы с глад­кой поверхностью броневых плит п=0,85 пкрит. В мельницах с каблучковой бронефутеровкой при скорости вращения п— = 0,6 Пкрит происходит значительное расслоение шаровой за­грузки, но на поверхность броневой футеровки попадает достаточно боль­шое количество крупных шаров, обес­печивающих хорошую классификацию мелющих тел (рис. 42).

На сортировку шаровой загрузки значительно влияют диаметр бараба­на мельницы и ассортимент мелю­щих тел. Так, чем больше диаметр мельницы, тем продолжительнее время самостоятельного движения шара и тем больше времени остается для вы­хода крупных шаров (на «пяту» и бро- нефутеровку. В этом можно легко убедиться, сопоставляя периоды дви­жения шара по параболе и круговую траекторию в мельницах разных диаметров.

Рис. 42. Схема расслоения шаровой загрузки в мель­нице с каблучковой по­верхностью броневых плит

Из динамики шаровой мельницы известно, что период дви­жения шара, т. е. время его движения от точки отрыва А до
нее же, не совпадает со временем одного оборота мельницы и неодинаков для всех слоев движущейся загрузки (ом. рис. 39).

Подтвердим это примерным расчетом полного периода дви­жения шара по круговой траектории ВА и по параболе АВ, от точки падения В до нее же, или, как его называют, цикла движения этого шара.

Для мельницы с п об/мин продолжительность одного обо­рота составит

, 60

T --------- сек.

П

Шары от точки В до точки отрыва А, расположенные по окружности радиуса R, движутся вверх по этой круговой тра­ектории вместе с мельницей. От точки отрыва А до точки па­дения В шары движутся самостоятельно по параболе АВ. Определим продолжительность этих двух периодов движения шара.

Центральный угол 6=АО В, соответствующий прохождению шаром параболы АВ, будет равен!

8 = а + 90 + р = а + 90 + (За - 90) = 4а, где (3=За—90.

Центральный угол ф=АОВ, соответствующий движению шара вместе с мельницей, составит ф=360—6=360—4а.

Время t, в течение которого шар проходит этот угол, вра­щаясь одновременно с мельницей, находим из условия

: t = 9 :360 = (360 - 4а): 360,

Откуда

^ _ J^ _ J>0_ 360 — 4а _ 90 —а 1 ~ 360 ~ п 360 ~ 1,5/1

Время t2 самостоятельного перемещения шара по параболе АВ на горизонтальное расстояние х определим по формуле

-я — .

V COS а

Где абсцисса х

Х — 47? sin cos2 а, а линейная скорость шара v в точке отрыва А

R.nR

V = — .

Зо

Тогда время t2 самостятельного движения шара по пара­боле будет

, _ х _ 4R sin д cos2j-3Q _ 19,1 sin 2а

'2 — -------------------------- ^ •— •

II COS a T-tlR COS а П

Из данных табл. 27 видно, что в модели мельницы с каб­лучковой бронефутеровкой при скорости вращения п=0, I ftкрит угол отрыва шара d=5О мм примерно равен 54°, что соответ­ствует наивыгоднейшим условиям работы шаровой загрузки.

Таблица 27

Величина угла отрыва в модели мельницы с каблучковой бронефутеровкой в зависимости от скорости вращения, коэффициента заполнения и размера шаров

Диаметр

Коэффициент

Угол отрыва в град при скорости вращения мельницы в долях единицы от критической скорости

Шаров в мм

Заполнения

0.6

0,72

0,85

0,98

0,25

50

40

30

20

30

0,3

50

40

30

20

0,35

50

40

30

20

0,4

50

40

30

20

0,25

60

50

40

30

50

0,3

60

50

40

30

0,35

60

50

40

30

0,4

60

50

40

30

60

50

90

0,25 0,3 0,35 0,4

75 65 60 55

70 60 55 50

65 55 50 45

60 50 45 35

Определим время движения шара вместе с мельницей по круговой траектории

90 — а 90 — 54 24

Л =

1, 5п 1,5 п п

Время самостоятельного движения шара по параболе АВ будет

. _ 19,1 sin 2з 19,1 sin (2-54) _ 18

TOC \o "1-3" \h \z t2 — = ----------------------------------------------------- .

П п п

Полный цикл движения шаров слоя, для которого угол от­рыва а=54°, составит

T0 = t1 + ti=*i+JL=

П п п

Для мельницы диаметром D = 1 м оптимальная скорость равна

32

= ~у=- = 32 об/мин, а для мельницы диаметром D = 2,6 м

П2 в = = 5— = 20 об/мин.

В мельнице D= 1 jw шар внешнего ряда совершает полный цикл за время

/ 42 42 , Q, /0 = — = — = 1,31 сек. п 32

Рассчитаем время самостоятельного движения шара по параболе в мельнице D= 1 м

T2 = = = 0,56 сек. п 32

В мельнице D = 2,6 м шар внешнего ряда совершит полный цикл за время

42 42 0 .

T0 =------ = ----- = 2,1 сек,

П 20

А время самостоятельного движения шара, по параболе соста­вит

/ 18 18 „ п t2 — = — = 0,9 сек.

П 20

Исходим из того, что при одном и том же коэффициенте заполнения и одинаковых скоростях вращения (по отношению к критической скорости) подъем шаровой загрузки и угол отрыва шаров внешнего ряда будут одинаковы у мельницы диаметром 1 м и мельницы диаметром 2,6 м. Тогда время са­мостоятельного движения шара по параболе в мельнице боль­шего диаметра превысит это время в мельнице малого диамет­ра в 1,6 раза

T2: t2 — 0,9 : 0,56= 1,6.

Получается, что чем больше времени шар находится во взвешенном состоянии, т. е. в отрыве от основной массы за­грузки, тем больший путь проходят шары во внешнем слое сосредоточенной части загрузки. А так как в сосредоточенной части загрузки в основном концентрируются крупные шары, то в мельницах большего диаметра у них больше времени для преодоления завесы внешних слоев, состоящих из малых ша­ров взвешенной части загрузки. Этим и объясняется, что в производственных условиях в мельницах большего диаметра с каблучковой бронефутеровкой классификация шаров осуще­ствляется и при скорости П = 0,7«Крит.

При постоянной скорости вращения по мере увеличения до­ли крупных шаров в загрузке соответственно увеличивается сосредоточенная часть и уменьшается взвешенная часть ее, что также влияет на самосортировку мелющих тел в мельнице с конусной бронефутеровкой.

Если на поверхности бронеплит имеются каблучки, то зна­чительно снижается или полностью устраняется скольжение шаров и материала по бронефутеровке, в результате чего создаются оптимальные условия работы шаровой загрузки при сравнительно низких скоростях вращения.

Таким образом, движение шаровой загрузки в мельнице с каблучковой бронефутеровкой иное, чем при гладкой бронефу­теровке. При этом угол отрыва шаров диаметром 30—50 мм не зависит от коэффициента заполнения, а определяется только скоростью вращения мельницы, поскольку шары указанного размера входят в углубления между каблуками, которые под­нимают их на значительную высоту. Из этого следует, что из­менение коэффициента заполнения не должно отражаться «а величине угла отрыва шара, что мы наблюдаем в действитель­ности.

Как мы видели (см. табл. 27), оптимальный угол отрыва шаров 0 30—50 мм обеспечивается при 'скорости п=0,6-н -=-0,7 пкрит.

Шары диаметром 90 мм и больше не входят в пазы между каблуками, поэтому сила сцепления у них во много раз мень­ше, чем у шаров диаметром 30—50 мм. Шары 90 мм во внешнем ряду загрузки скользят по поверхности каблучковой футеровки почти как по гладкой.

Установлено, что сила сцепления мелющих тел с каблучко­вой поверхностью футеровки уменьшается по мере увеличения диаметра шара. Так, хорошее сцепление с ней создается у ша­ров диаметром до 80 мм. Мелющие тела размером 20—30 мм заклиниваются между каблуками, поэтому применять их не следует. Наименьший размер шара в камере с каблучковой бронефутеровкой должен быть не более 40—50 мм.

В мельницах с каблучковой бронефугероБкой шары диамет­ром до 80 мм работают эффективно при скорости п = 0,6 - г-0,7' п крнт - При этой же скорости расслоение шаровой загруз­ки еще не достигает. максимального уровня, что обеспечивает достаточно хорошую классификацию мелющих тел. Шары d ^ ]>90 мм при скорости вращения п = 0,6-=-0,7 пкрит работают с пониженной эффективностью, так как при этих скоростях они не поднимаются на наибольшую высоту.

Из этого следует, что мельница с каблучковой сортирующей бронефутеровкой может работать наиболее эффективно в том случае, если скорость вращения n=0,6-h0,7пкрт, а размер ша­ров в загрузке не превышает 80 мм.

Необходимая предпосылка для создания таких условий — предварительное дробление клинкера.

В том случае, когда нет необходимости вводить в ассорти­мент шаровой загрузки шары 80 мм, установка каблучко - вых сортирующих бронеплит может повысить производитель­ность трубных мельниц до 20%.

На Волховском алюминиевом комбинате, к примеру, произ­водительность мельницы размером 2,2X13 м, отфутерованной каблучковыми сортирующими бронеплитами, при помоле пред­варительно измельченного клинкера увеличилась с 17 до 21 т/ч.

На отечественных цементных заводах предварительного дробления клинкера, как правило, нет. Поэтому для измельче­ния крупных кусков клинкера, поступающих в мельницу, при­ходится применять мелющие ,шары 90 мм. Но в мельнице с каблучковой бронефутеровкой вращающейся со скоростью н=0,6н-0,7 «крит, такие шары работают с пониженной эффек­тивностью. Чтобы обеспечить измельчение крупных кусков мате­риала, необходимо увеличить долю шаров <£>90 мм в шаровой загрузке до 35—40% и удлинить камеры с шаровой загрузкой до 3/s n6|Tie"f длины мельницы. При помоле в мельницах с ко­нической каблучковой Ороневои футеровкой клинкера без пред­варительного дробления удается повысить производительность до 10%.

Сортировать мелющие тела можно в трубных мельницах, работающих со скоростью от п=0,6/гкритдо /г.=0,9 пкркт, но для каждой скорости необходимо подбирать соответствующий про­филь броневых плит. Конусные броневые плиты с каблучковой поверхностью обеспечивают классификацию шаровой загрузки и оптимальные условия работы мелющих тел при скорости вра­щения мельницы «=0,6-^0,7 пкрит . Эти скорости находятся в

26 29 пределах от до.

Yd Yd

При скорости вращения мельницы л=0,7-г-0,8 пкр1П необхо­димо применять конусные бронеплиты с волнистой поверх-

30 33

Ностью, которым соответствуют значения п от —— до——,

YD YD

А при скорости вращения мельницы /2=0,8-^-0,9 пкрнт—броне­вые плиты с гладкой поверхностью. Им ■соответствуют значения

34 38

Оптимальной скорости п от —— до —— .

YD YD

Известно, что конусная бронефутеровка внутри барабана мелыницы образует усеченные конуса. Скорость движения ша­ров, расположенных на наклонной плоскости конуса, не одина­кова, в связи с чем увеличивается трение как между шарами, так и внутри слоев размалываемого материала. В данном слу­чае в мельнице с сортирующей бронефутеровкой трение внутри слоя материала будет значительно больше, чем при цилиндри­ческой футеровке, что является важным фактором интенсифи­кации измельчения методом истирания.

Разница в скорости движения шаров, расположенных по длине одной наклонной плоскости, достигает больших разме­ров. Так, например, для мельницы диаметром 2,2 м с конусной бронефутеровкой при скорости вращения я=20,5 об/мин внут­ренний диаметр в вершине усеченного конуса /), = 1,88 мм, а скорость составит

В то же время для шара на этой плоскости броневой плиты, расположенного у основания усеченного конуса, т. е. по окруж­ности наибольшего диаметра D2=2,07 м, скорость будет равна

_ П \'W2 _ п _

"г — 42 3 — "крнт •

Следовательно, скорость движения шаров внешнего ряда, расположенных по наклонной плоскости броневых плит и об­разующих усеченный конус футеровки, только в пределах высо­ты одной плиты изменяется на 4°/о.

С изменением диаметра мельницы по длине усеченного ко­нуса, образуемого конусной бронефутеровкой, изменяется и окружная скорость шаров, расположенных вдоль броневой пли­ты.

Окружная скорость шара по наибольшему диаметру состав­ляет:

2г. гф 2.3,14.1,035-20,5 0 00 ,

V —------- 1— =------- !------ :-------- = 2,22 м/сек,

0 60 ^ а по наименьшему диаметру

2wtn 2-3,14-0,94-20,5 0 „„ v, = —— = 1 !— = 2,02 м сек.

60 60

Изменение окружной скорости движения шаров по длине одной броневой плиты на 0,2 м/сек увеличивает трение между шарами в самой шаровой загрузке и в слоях размалываемого материала, что интенсифицирует процесс измельчения за счет истирания. При измельчении же методом истирания образуют­ся мельчайшие частички материала. Поэтому при тонком помо­ле цемента конусная бронефутеровка значительно эффективнее цилиндрической с любой поверхностью.

Применение сортирующей бронефутеровки при оптимальных условиях работы шаровой загрузки создает необходимые пред­посылки для повышения производительности трубных мельниц и тонкости измельчения цемента.

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В ЦЕМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Измельчение твердого технологического топлива в порошко­образное форсуночное — трудоемкая операция. Обычно перед тонким измельчением осуществляется предварительное дробле­ние углей, горючего сланца или коксовой мелочи в быстроход­ных молотковых дробилках до кусков размером …

Налаживание режима питания мельницы материалом

Эффективность работы мельницы во многом зависит от рав­номерной и правильной загрузки мельницы. размалываемым ма­териалом. О загрузке мельницы материалом можно судить по силе звука, издаваемого мелющими телами. По этому принципу работают …

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

Во многих отраслях промышленности в процессе производ­ства большие количества твердых материалов перерабатывают­ся в тонкодисперсный порошок. Для интенсификации процессов производства и увеличения скорости химических реакций в ря­де случаев необходимо. повышать удельную …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.