CC BY
18
ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.
TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1
УДК 622.73 DOI: 10.17213/0321-2653-2018-1-74-77
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ МЕЛЬНИЦ ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА ДЛЯ РАЗМОЛА КУСКОВОЙ ЧАСТИ ФЛЮСОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ
© 2018 г. В.Н. Хетагуров1, Е.С. Каменецкий2, М.В. Гегелашвили1, В.А. Плиев1
1Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет),
PCO - Алания, г. Владикавказ, Россия, 2Южный математический институт - филиал Владикавказского научного центра Российской академии наук,
PCO - Алания, г. Владикавказ, Россия
CENTRIFUGAL VERTICAL MILLS USE FOR THE LUMPY PARTS GRINDING OF THE FLUXING MATERIAL DURING THE AGGLOMERATION BURDEN PREPARATION
V.N. Khetagurov1, E.S. Kamenetsky2, M.V. Gegelashvili1, V.A. Pliev1
1North Caucasus Mining and Metallurgical Institute (State Technological University), Republic of North Ossetia-Alania, Vladikavkaz, Russia, 2South Mathematical Institute (branch) Vladikavkaz Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Republic of North Ossetia-Alania, Vladikavkaz, Russia
Хетагуров Валерий Николаевич - д-р техн. наук, профессор, кафедра «Технологические машины и оборудование», Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), PCO -Алания, г. Владикавказ, Россия. E-mail: hetag@mail.ru
Каменецкий Евгений Самойлович - д-р физ.-мат. наук, доцент, гл. науч. сотрудник, Южный математический институт - филиал Владикавказского научного центра Российской академии наук, PCO - Алания, г. Владикавказ, Россия. E-mail: esk@smath.ru
Гегелашвили Михаил Владимирович - д-р техн. наук, профессор, кафедра «Технологические машины и оборудование», Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), PCO -Алания, г. Владикавказ, Россия. E-mail: gegelashvili@mail.ru
Плиев Владимир Айварович - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Технологические машины и оборудование», Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), PCO -Алания, г. Владикавказ, Россия. E-mail: bob4apa@mail.ru
Khetagurov Valery Nikolaevich - Doctor of Technical Sciences, professor, department «Technological Machinery and Equipment», North Caucasus Mining and Metallurgical Institute (State Technological University), Republic of North Ossetia-Alania, Vladikavkaz, Russia. E-mail: hetag@mail.ru
Kamenetsky Eugeny Samoylovich - Doctor of Technical Sciences, assistant professor, Chief Researcher, South Mathematical Institute (branch) Vladikavkaz Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Republic of North Ossetia-Alania, Vladikavkaz, Russia. E-mail: esk@smath.ru
Gegelashvili Mikhail Vladimirovich - Doctor of Technical Sciences, professor, department «Technological Machinery and Equipment», North Caucasus Mining and Metallurgical Institute (State Technological University), Republic of North Ossetia-Alania, Vladikavkaz, Russia. E-mail: gegelashvili@mail.ru
Pliev Vladimir Ayvarovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, department «Technological Machinery and Equipment», North Caucasus Mining and Metallurgical Institute (State Technological University), Republic of North Ossetia-Alania, Vladikavkaz, Russia. E-mail: bob4apa@mail.ru
Приведены результаты испытаний центробежной мельницы вертикального типа для получения флюсовых компонентов агломерационной шихты при сухом размоле кускового доломита и известняка. Анализ гранулометрического состава продуктов размола подтвердил, что увеличение размера питания мельницы обеспечивает снижение содержания мелких (пылевидных) классов с одновременным повышением производительности центробежной мельницы вертикального типа. Установлено, что наибольшая эффективность центробежных мельниц вертикального типа достигается при размоле крупнокусковых материалов. Это позволяет исключить процесс мелкого дробления из технологических схем подготовки флюсового сырья для агломерации.
Ключевые слова: кусковые флюсовые материалы; доломит; известняк; измельчение; центробежная мельница вертикального типа; фракционный состав.
ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1
The article presents the results of a vertical centrifugal mill tests for the production of flux components of the agglomeration charge with a dry grinding of lumpy dolomite and limestone. Analysis of the granulometric composition of the grinding products confirmed that an increase in the feed size of the mill provides a reduction in the content offine (pulverized) classes with a simultaneous increase in the productivity of a vertical centrifugal mill. It is established that the highest efficiency of centrifugal mills of the vertical type is achieved by grinding large-lump materials. This allows to exclude the process of fine crushing from the technological schemes of preparation offlux raw material for agglomeration.
Keywords: lumpy fluxing materials; dolomite; limestone; grinding; centrifugal vertical mill; fraction; composition.
Введение
На современных агломерационных фабриках особое внимание уделяется подготовке компонентов шихты, в частности флюсовых материалов. Для получения качественного однородного агломерата и офлюсованных окатышей все составляющие шихты должны иметь примерно одинаковый гранулометрический состав. Известняки и доломиты поступают на металлургические предприятия после крупного дробления, произведенного на месте их добычи, и поэтому требуется их последующее мелкое дробление и измельчение до класса крупности 0 - 3 мм в зависимости от вида готовой продукции аглофаб-рики. Аналогичная задача решается в конвертерном переделе при производстве стали, черновой меди и никеля.
Применяемые в настоящее время для дробления и измельчения кусковой части флюсовых материалов агломерационной шихты: ще-ковые, конусные, валковые, роторные и молотковые дробилки, а также шаровые барабанные мельницы, имеют низкую эффективность работы из-за высоких капитальных и эксплуатационных затрат, громоздкости конструкций, трудности регулирования процесса измельчения и др. [1, 2].
В Северо-Кавказском горно-металлургическом институте (государственном технологическом университете) был разработан способ самоизмельчения материалов [3], практической реализацией которого является центробежная мельница вертикального типа [4]. В таких мельницах измельчаемый материал формируют в виде вертикального цилиндрического столба, нижнюю часть которого вращают с окружной скоростью 10 - 70 м/с, давление материала на нижнюю часть столба поддерживают равным 0,05 - 0,15 МПа, а измельчение материала осуществляется в активной зоне за счет процессов удара и истирания. Измельчаемый материал приводится в движение ротором, вращающимся в нижней части корпуса мельницы, выполненным в виде полого усеченного конуса с радиальными ребрами, установленными в его полости.
Промышленная эксплуатация центробежных мельниц вертикального типа с диаметром ротора 1 м показала их экономическую целесообразность благодаря возможности совмещения в одном устройстве операций мелкого дробления и измельчения, отсутствия мелющих тел и специальных фундаментов, низкого содержания железа в готовом продукте, повышения поверхностной активности измельченного продукта, низких удельных расходов электроэнергии и металла, простоты изготовления, ремонтных операций и обслуживания, малой металлоемкости, высокой удельной производительности (более 1 т/(м3 ч)), низкого уровня шума в работе (менее 65 дБ на расстоянии 1,5 м) и износа рабочих элементов (менее 80 г/т), простоты варьирования гранулометрическим составом конечного продукта и др. [5 - 10].
Схема центробежной мельницы вертикального типа представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема центробежной мельницы: 1 - корпус; 2 - внутренний корпус с решетками; 3 - кольцо с отверстиями; 4 - подшипниковые опоры; 5 - поддон; 6 - рама; 7 - вал ротора; 8 - ротор / Fig. 1. Scheme of the centrifugal mill: 1 - body; inner casing with screening surfaces; 3 - ring with holes; 4 - bearing supports; 5 - pan; 6 - frame; 7 - rotor shaft; 8 - rotor
2
Цель исследований. Исследование возможности применения центробежной мельницы вертикального типа для получения флюсовых компонентов агломерационной шихты путем размола кусковой части доломитов и известняков.
ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО -КАВКАЗСКИМ РЕГИОН._ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2018. № 1
ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1
Методика исследований
Исследования сухого измельчения кускового доломита для получения флюсовых материалов в центробежной мельнице вертикального типа с диаметром ротора 1 м проводились при следующих ее режимных параметрах. Мощность привода мельницы - 75 кВт; частота вращения ротора - 240 об/мин; высота столба материала над ротором поддерживалась на уровне 300 - 400 мм. Измельчаемый материал был представлен доломитом Боснинского месторождения (РСО-Алания) с классом крупности 0 - 20 мм. Время испытаний - 6 ч. Методика исследований заключалась в том, что производительность мельницы по конечному продукту замерялась путем заполнения измельченным материалом мерной емкости через каждый час работы мельницы и последующего его взвешивания на весах. Отобранная часовая проба измельченного материала подвергалась расситовке по стандартной методике. Цикл измельчения открытый. Испытания повторялись 4 - 6 раз.
Результаты исследований
Производительность центробежной мельницы по исходному продукту составила 1,1 т/ч. Гранулометрический состав измельченного продукта приведен в табл. 1.
Таблица 1 / Table 1
Гранулометрический состав продуктов размола при измельчении доломита / Granulometric composition of grinding products in the grinding of dolomite
Класс крупности, мм Содержание по классам крупности, %
Проба 1 Проба 2 Проба 3 Проба 4
- 20,0 + 1,25 10,4 24,3 22,2 12,9
- 1,25 + 0,315 6,7 10,7 4,7 2,0
- 0,315 + 0,071 7,8 6,3 14,1 12,0
- 0,071 75,1 58,7 59,0 73,1
Итого 100,0 100,0 100,0 100,0
Как видно из табл. 1, центробежная мельница показала характерное для нее распределение классов измельченного продукта, а именно повышенное содержание частиц более 1,25 мм и пылевидных фракций менее 0,071 мм. Это можно объяснить механизмом разрушения материала в этой мельнице, когда принявшие округлую форму частицы крупностью более 1,25 мм уже не могут разрушаться за счет процессов дробления, и дальнейшее уменьшение размеров частиц осуществляется путем взаимного истирания частиц.
Были проведены аналогичные испытания центробежной мельницы при сухой переработке
доломита с классом крупности 50 - 200 мм по вышеуказанной методике. Производительность центробежной мельницы по исходному продукту составляла 3,5 - 4,5 т/ч. Усредненные данные по гранулометрическому составу измельченного продукта приведены в табл. 2.
Таблица 2 / Table 2
Гранулометрический состав продуктов размола при измельчении доломита / Granulometric composition of grinding products in the grinding of dolomite
Класс крупности, мм Содержание по классам крупности, %
+ 2,5 17,1
- 2,5 + 1,6 6,9
- 1,6 + 0,25 18,7
- 0,25 57,3
Итого 100,0
Сравнивая результаты испытаний центробежной мельницы при сухом размоле доломита с классами крупности 0 - 20 мм и 50 - 200 мм, можно заключить, что увеличение размера питания мельницы обеспечивает резкое повышение ее производительности, что свидетельствует о возможности эффективного применения этого типа измельчительного оборудования для дезинтеграции доломита без процессов мелкого дробления исходного сырья. Одновременно наблюдается снижение содержания мелких (пылевидных) классов в продуктах размола центробежной мельницы, что указывает на уменьшение энергозатрат на процесс измельчения.
С целью исследования возможности применения центробежной мельницы вертикального типа для сухого измельчения кускового известняка были проведены четыре серии испытаний по следующей методике. В первой и второй сериях крупность питания составляла 0 - 10 мм, в третьей и четвертой сериях 20 - 40 мм. Отбор проб измельченного материала осуществлялся через каждый час работы мельницы, пробы рас-ситовывались на классы крупности по стандартным методикам. Производительность мельницы по конечному продукту замерялась путем заполнения емкости за каждый час работы мельницы и последующего ее взвешивания на весах.
Производительность центробежной мельницы при измельчении известняка с классом крупности 0 - 10 мм составила 1 т/ч, а с классом крупности 20 - 40 мм - от 3 до 5 т/ч.
Гранулометрический состав продуктов размола при измельчении известняка приведен в табл. 3.
ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1
Таблица 3 / Table 3 Гранулометрический состав продуктов размола при измельчении известняка / Granulometric composition of grinding products in grinding limestone
Класс крупности, мм Содержание по классам крупности, %
К рупность питания, мм
0 - 10 0 - 10 20 - 40 20 - 40
- 3,0 + 1,0 1,26 1,41 2,43 6,13
- 1,0 + 0,25 11,74 5,05 19,03 12,65
- 0,25 87,00 93,54 78,54 81,22
Итого: 100,00 100,00 100,00 100,00
Результаты испытаний центробежной мельницы при сухом размоле известняка с классами крупности 0 - 10 мм и 20 - 40 мм показали эффективность применения этой мельницы для получения флюсовых компонентов агломерационной шихты. Было установлено, что увеличение размера питания мельницы обеспечивает повышение ее производительности, одновременно снижает содержание мелких классов в продуктах размола центробежной мельницы, что указывает на уменьшение энергозатрат на процесс измельчения.
Вывод
Проведенные испытания центробежных мельниц вертикального типа при сухом измельчении кускового доломита и известняка показали возможность эффективного получения флюсовых компонентов агломерационной шихты, что позволяет исключить из технологических схем подготовки сырьевых флюсовых материалов процесс мелкого дробления.
Литература
1. Серго Е.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, 1985. 282 с.
2. Баранов В.Ф. Обзор дробильного и измельчительного оборудования основных производителей // Обогащение руд. 2012. № 3. С. 32 - 38.
3. Патент № 2078613 РФ МКИ В02С 13/14. Способ измельчения материалов.
4. Патент № 2084787 РФ МКИ В02С 13/14. Мельница.
5. Хетагуров В.Н. Разработка и проектирование центробежных мельниц вертикального типа. Владикавказ, 1999. 225 с.
6. Производство минеральных порошков с применением центробежной мельницы вертикального типа / В.Н. Хетагуров, М.В. Гегелашвили, Е.С. Каменецкий,
A.М. Лапинагов, Б.М. Наниева // Горный журн. 2002. № 4. С. 57 - 60.
7. Хетагуров В.Н., Каменецкий Е.С., Гегелашвили М.В. Центробежная мельница вертикального типа для производства минеральных порошков // Строительные материалы. 2002. № 10. С. 35 - 37.
8. Хетагуров В.Н., Каменецкий Е.С., Выскребенец А.С., Хетагуров С.В. Результаты испытаний центробежной мельницы вертикального типа при размоле доломита // Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ. 2011. № 10. С. 201 - 205.
9. Каменецкий Е.С., Минасян Д.Г., Хетагуров В.Н. Математическое моделирование движения измельчаемого материала в корпусе центробежной мельницы вертикального типа // Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ. 2011. № 9. С. 391 - 396.
10. Движение измельчаемого материала в рабочем органе центробежной мельницы вертикального типа при использовании радиальных ребер ротора с вырезами / В.Н. Хетагуров, Е.С. Каменецкий, Д.Г. Минасян, С.Е. Соболев,
B.А. Плиев // Горный информационно-анали-тический бюллетень. МГГУ. 2013. № 4. С. 319 - 324.
References
1. Sergo E.E. Droblenie, izmel'chenie i grokhochenie poleznykh iskopaemykh [Crushing, grinding and screening of minerals]. Moscow, «Nedra», 1985, 282 p.
2. Baranov V.F. Obzor drobil'nogo i izmel'chitel'nogo oborudovaniya osnovnykh proizvoditelei [Review of crushing and grinding equipment of the main producers]. Obogashchenie rud = Mineral processing, 2012, no. 3, pp. 32-38. (In Russ.)
3. Sposob izmel'cheniya materialov [Method of grinding materials]. Patent RF, no. 2078613.
4. Mel'nitsa [Mill]. Patent RF, no. 2084787.
5. Khetagurov V.N. Razrabotka iproektirovanie tsentrobezhnykh mel'nits vertikal'nogo tipa [Development and design of centrifugal mill of vertical type]. Vladikavkaz, 1999, 225 p.
6. Khetagurov V.N., Gegelashvili M.V., Kamenetskii E.S., Lapinagov A.M., Nanieva B.M. Proizvodstvo mineral'nykh poroshkov s primeneniem tsentrobezhnoi mel'nitsy vertikal'nogo tipa [Production of mineral powders using centrifugal mill of vertical type]. Gornyi zhurnal = Mining Journal, 2002, no. 4, pp. 57-60. (In Russ.)
7. Khetagurov V.N., Kamenetskii E.S., Gegelashvili M.V. Tsentrobezhnaya mel'nitsa vertikal'nogo tipa dlya proizvodstva mineral'nykh poroshkov [Centrifugal mill of vertical type for the production of mineral powders]. Stroitel'nye materialy, 2002, no. 10, pp. 35-37. (In Russ.)
8. Khetagurov V.N., Kamenetskii E.S., Vyskrebenets A.S., Khetagurov S.V. Rezul'taty ispytanii tsentrobezhnoi mel'nitsy vertikal'nogo tipa pri razmole dolomita [Test results of a centrifugal mill of vertical type during grinding dolomite]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'MGGU = Mountain information-analytical bulletin MGGU, 2011, no. 10, pp. 201-205. (In Russ.)
9. Kamenetskii E. S., Minasyan D. G., Khetagurov V. N. Matematicheskoe modelirovanie dvizheniya izmel'chaemogo materiala v korpuse tsentrobezhnoi mel'nitsy vertikal'nogo tipa [Mathematical modeling of the grinding material movement in the body of the vertical type mill]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'MGGU = Mountain information-analytical bulletin MGGU, 2011, no. 9, pp. 391-396. (In Russ.)
10. Khetagurov V.N., Kamenetskii E.S., Minasyan D.G., Sobolev S.E., Pliev V.A. Dvizhenie izmel'chaemogo materiala v rabochem organe tsentrobezhnoi mel'nitsy vertikal'nogo tipa pri ispol'zovanii radial'nykh reber rotora s vyrezami [The movement of grinding material in the working body of the centrifugal mill of vertical type using radial rotor ribs with cut out]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'MGGU = Mountain information-analytical bulletin MGGU, 2013, no. 4, pp. 319-324. (In Russ.)
Поступила в редакцию /Received 02 октября 2017 г. / October 02, 2017
